Limiter: Funktionsweise, Einstellungen und Anwendung

Bei der Musikproduktion gibt es zwei wesentliche Aspekte, die den Unterschied zwischen einer Amateurproduktion und einer professionellen Produktion ausmachen: ein ausgewogener Frequenzbereich und eine gute Dynamik im Song. Ein ausgewogener Frequenzbereich kann mit Hilfe von Equalizern erreicht werden, für die Dynamik sind Geräte wie Kompressoren, Noise Gates oder eben Limiter zuständig.

Was ist ein Limiter?

Ein Limiter (Begrenzer) ist nichts anderes als ein Kompressor mit sehr hohen Ratios von bis zu ∞:1 – das heißt, er lässt keine Pegel über einer bestimmten Grenze durch. Man kann sich das wie eine maximale Lautstärkegrenze in einem Audiotrack vorstellen – alles, was lauter als die Grenze ist, wird nicht durchgelassen.

Ein Kompressor arbeitet normalerweise mit Ratios von 2:1 bis 20:1 – das bedeutet, dass jedes dB über dem eingestellten Grenzwert um 2 (bei einem Ratio von 2:1) bzw. um 20 (bei einem Ratio von 20:1) gedämpft wird. Limiter haben ein Ratio von 50:1 (normale Limiter) bis ∞:1 (Brickwall-Limiter) – das bedeutet, dass jedes dB oberhalb des Limits vollständig gedämpft wird bzw. überhaupt nicht durchgelassen wird.

Spätestens beim Mastering oder beim Remastering kommen Begrenzer zum Einsatz, die 2 Hauptziele verfolgen:

1. Wie bereits erwähnt, sorgen Limiter dafür, dass keine Pegel über den Limit gehen, damit keine Verzerrungen im Audio passieren, die den Lautsprecher oder sogar deinen Ohren schaden könnten.
2. Ein Limiter erhöht aber auch die wahrgenommene Gesamtlautstärke des Tracks (siehe LUFS), da er, wie jeder Kompressor, leise Passagen lauter macht. Dies führt dazu, dass der gesamte Track lauter klingt, da mehr Teile des Tracks nahe an der Maximallautstärke liegen und die dynamische Range reduziert wird.

Dies ist in der heutigen Zeit besonders wichtig, da die Musik so laut geworden ist, dass man diese Lautstärke ohne Limiter nie erreichen würde.

Limiter-Einstellungen

Ein Limiter hat ähnliche Einstellungen wie ein Kompressor – schließlich funktionieren die auf der gleichen Weise:

1. Der Schellenwert (Threshold) bestimmt die Lautstärke, ab die der Limiter anfängt zu arbeiten. Alles, was über den Threshold liegt, wird nicht durchgelassen und auf den maximal erlaubten Pegel reduziert. In der Regel wird bei modernen Limitern der Makeup Gain automatisch angepasst, ansonsten gibt es dafür separate Regler. Häufig wird die Kombination Threshold + Makeup-Gain einfach als „Gain“ bezeichnet.
2. Die Attack-Zeit bestimmt, wie schnell der Limiter eingreift, sobald das Signal den Threshold überschreitet. Wenn man sicher sein will, dass wirklich nichts über den Maximalpegel hinausgeht (z.B. in der Mastering-Phase), sollte man sehr kurze Attack-Zeiten wählen. Bei langen Attack-Zeiten werden die ersten Transienten durchgelassen, da der Limiter später eingreift.
   Viele Limiter erlauben keine Änderung des Attacks – diese arbeiten immer mit kurzen Attack-Zeiten, um alle Transienten zu erfassen.
3. Die Release-Zeit bestimmt, wie schnell der Limiter aufhört zu arbeiten, wenn das Signal unter den Threshold fällt. Schnelle Release-Zeiten klingen unnatürlich, da die Gain-Reduktion sehr schnell und abrupt aufhört, werden aber verwendet, um Transienten zu verändern, z.B. um Drums knackiger zu machen. Langsame Release-Zeiten klingen natürlicher und werden daher meist in der Mastering-Phase auf ganze Songs angewendet.
4. Einige Limiter verfügen über einen Lookahead. Dieser gibt dem Limiter einen „Blick in die Zukunft“ des Audiosignals und stellt so sicher, dass er unabhängig von der Geschwindigkeit der Transienten immer alle Pegel exakt absenkt. Ohne Lookahead können selbst bei schnellster Attackzeit einige Peaks durchgehen.

Was ist ein True Peak Limiter?

Ein True Peak Limiter ist eine spezielle Art von Begrenzer, der häufig beim Mastering eingesetzt wird. Die Besonderheit eines True Peak Limiters liegt in seiner Fähigkeit, „Inter-Sample Peaks“ zu erkennen und zu begrenzen. Inter-Sample Peaks sind Spitzenpegel, die zwischen zwei digitalen Samples auftreten können, wenn das digitale Signal in ein analoges Signal umgewandelt wird.

Herkömmliche Limiter können diese Spitzen übersehen, da sie nur die Samples berücksichtigen, die tatsächlich in der digitalen Datei vorhanden sind.

Inter-Sample Peaks können zu unerwünschten Verzerrungen führen, wenn das Audiosignal auf bestimmten Systemen abgespielt oder in verlustbehaftete Formate (wie MP3 oder AAC) konvertiert wird. Ein True Peak Limiter kann diese Spitzen erkennen und begrenzen, was zu einer besseren Audioqualität und Konsistenz über verschiedene Wiedergabesysteme und Formate hinwegführt.

Was ist Oversampling?

Oversampling ist eine Technik, die in Limitern und anderen digitalen Audioprozessoren verwendet wird, um die Auflösung und Qualität der Audiobearbeitung zu erhöhen und Artefakte wie Aliasing und Inter-Sample Peaks zu reduzieren.

Und so funktioniert es: Beim Oversampling wird die Abtastrate des Audiosignals erhöht, oft um den Faktor 2, 4, 8,16 oder 32. Das bedeutet, dass zusätzliche Samples zwischen den ursprünglichen Samples erzeugt werden. Dadurch hat der Limiter eine höhere Auflösung und kann die Inter-Sample-Peaks genauer erkennen und begrenzen.

Beachte jedoch, dass Oversampling sehr CPU-intensiv ist, da die Abtastrate erhöht werden muss – je höher die Oversamplingrate, desto mehr CPU wird benötigt.

Limiter vs Brickwall Limiter vs Clipper

Im Wesentlichen gibt es 3 verschiedene Arten von Begrenzer, die eine ähnliche Funktion haben, aber etwas anders arbeiten.

Ein normaler Limiter ist ein Kompressor mit sehr hohen Ratios (30:1 – 50:1) und extrem schnellen Attack-Zeiten nahe Null. Sie vermeiden Verzerrungen, außer bei sehr tiefen Frequenzen. Im Hinblick auf die Hörbarkeit hebt ein Limiter leise Passagen geschickt an, ohne dass laute Passagen einen definierten Systempegel überschreiten.

Ein Brickwall-Limiter ist ein Limitertyp, der sich durch eine extrem hohe, möglicherweise unendliche Kompressionsrate (∞:1) auszeichnet. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Signalamplitude jemals den eingestellten Schwellwert überschreitet, was wie eine riesige Mauer (daher der Name) zum Schutz der Audiointegrität wirkt.

Ein Clipper (Hard Clipper oder Soft Clipper) hingegen folgt einem anderen Schaltungsdesign und dient einem besonderen Zweck. Er wurde speziell entwickelt, um zu verhindern, dass der Momentanwert eines Signals einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Theoretisch kann sich ein Limiter in einen Clipper verwandeln, wenn er auf den Ratio von ∞:1, eine Attack-Zeit von Null und eine Release-Zeit von Null eingestellt ist.

Der Hauptunterschied zwischen einem Limiter und einem Clipper liegt also in ihrem Funktionsprinzip: Ein Clipper wirkt auf den Momentanwert eines Signals, während ein Limiter auf den Signalpegel oder die Verstärkung über einen Zeitraum wirkt, der grob durch die Release-Zeit bestimmt wird.

Wann verwendet man Limiter?

Limiter beim Mastering

Wie bereits erwähnt, werden Begrenzer am häufigsten im Mastering verwendet, und das hat mehrere Gründe:

• Lautstärkeregelung: Ein Limiter hilft, die Lautstärke eines Tracks zu erhöhen, ohne ihn zu übersteuern. Dies ist besonders wichtig in einer Zeit, in der die Lautstärke oft als entscheidender Faktor für den Erfolg eines Songs angesehen wird.
• Vermeidung von Verzerrung und Clipping: Beim Anheben der Lautstärke besteht die Gefahr, dass die Audiosignale übersteuert werden, was zu unerwünschten Verzerrungen und Clipping-Geräusche führen kann. Limiter helfen, dieses Risiko zu minimieren, indem sie die Spitzen des Audiosignals abschneiden und so verhindern, dass das Signal über einem festgelegten pegel kommt.
• Konsistenz: Ein Limiter hilft, einen gleichmäßigen, konsistenten Klang zu erzeugen. Ohne einen Begrenzer können einige Passagen eines Tracks viel lauter sein als andere, was zu einem ungleichmäßigen Hörerlebnis führen kann.
• Schutz von Audiosystemen: Ein Limiter kann verhindern, dass zu laute Signale Audiosysteme beschädigen. Dies kann besonders wichtig sein, wenn der Master in verschiedenen Umgebungen und auf unterschiedlichen Systemen abgespielt wird, von kleinen Kopfhörern bis hin zu großen PA-Systemen.
• Einhaltung von Industriestandards: In der Musik- und Rundfunkindustrie gibt es spezifische Standards für die maximale Lautstärke. Ein Limiter hilft sicherzustellen, dass ein Master diese Standards einhält.

Limiter beim Mixing

Limiter werden beim Mixing nicht so oft verwendet – in der Regel werden in der Mixing-Phase Kompressoren eingesetzt, weil sie natürlicher klingen. Es gibt jedoch Situationen, in denen ein Limiter nützlich sein kann:

• Auf einzelne Drum-Samples: Wenn man den Sound eines Drum-Samples extrem verändern will, kann ein Limiter helfen. Will man einen extrem gequetschten Sound, z.B. für die Snare, kann man die Snare entweder extrem komprimieren oder durch einen Limiter laufen lassen.
• Parallele Kompression: Limiter funktionieren auch gut bei paralleler Kompression. Die Technik besteht darin, eine Spur oder eine Gruppe extrem zu komprimieren und dann das komprimierte Signal mit dem unkomprimierten zu mischen – ein Limiter eignet sich dafür sehr gut, weil der Effekt so extrem ist.
• Gezielte Verzerrung: Man kann sie auch verwenden, um Instrumente zu verzerren, indem man die Lautstärke über 0 dB bringt. Danach kann man immer noch kompensieren und die Lautstärke mit Makeup Gain oder einem anderen Plugin reduzieren, um die Verzerrung auch bei niedrigeren Lautstärken zu hören.

Ich würde nicht empfehlen, einen Limiter auf dem Masterbus während des Mixings zu verwenden – das sollte man dem Mastering-Engineer überlassen. Wenn du der Mastering-Engineer bist, würde ich trotzdem keinen Limiter während des Mixes benutzen, sondern erst nachdem der Mix fertig ist und du mit dem Mastering beginnst.