клиппинг что это в музыке
Клиппинг — или почему сгорает сабвуфер
Что такое clipping (клиппинг)
Клипп или клиппинг (от английского clipping — отсечение, срезание) — форма искажения звука из-за ограничения амплитуды сигнала.
Во время нормальной работы усилителя переменное напряжение двигает звуковую катушку динамика вверх-вниз, в момент возникновения клиппинга в вершинах амплитуды появляются по′лки или обрезы, в это время напряжение не может измениться, потому что уровень громкости заставляет его расти, а усилитель выдать больше уже не может. В эти моменты катушка залипает в крайних положениях и начинает греться от высокого напряжения и отсутствия охлаждения за счет движения. В результате чего перегревается и в конце-концов сгорает.
Откуда появляется клиппинг
Клипппинг возникает если выходное напряжение усилителя превышает предел напряжения питания, другими словами, когда вы пытаетесь выжать из усилителя то, чего он не может. Например вам мало баса и вы накручиваете гейн все больше, включаете бассбуст. В какой-то момент это превышает возможности вашего усилителя и вместо чистого сигнала начинает идти обрезанная синусоида. Усилитель честно старается, но он больше не может.
Запас по клипу зависит от мощности сабвуфера, мощности усилителя, его питания и чистоты входного сигнала.
Клипп так же может формироваться с магнитолы если ее громкость будет выкручена выше нормы, а при использовании различных улучшайзеров, бассбуста, задранных пресетов эквалайзера и т.п. эта норма очень сильно снижается.
Здесь мы рассматриваем клиппинг сабвуфера, но эта информация полностью актуальна для всех типов динамиков.
Коротко по пунктам:
Как бороться с клиппом
На слух легкий клипп определить довольно сложно, но он и не столь опасен. Если вы слышите отчетливые искажения на музыке или чувствуете паленый запах от саба, то это уже тяжелая стадия.
Для того чтобы избежать клиппинга правильно подбирайте усилитель, используйте провода для питания достаточного сечения, делайте надежные контакты и главное — правильно настройте усилитель.
Нужно отметить, что иногда клиппинг используется сознательно для повышения результатов в соревнованиях по звуковому давлению, но к музыке и повседневу это не имеет никакого отношения.
Удачи, берегите свои динамики!
Читать еще:
Жмите на кнопку чтобы поделиться материалом:Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:
Клиппинг (аудио)
Клиппинг (англ. clipping — обрезание, срезывание, стрижка) — форма искажения звука, выражающаяся в ограничении амплитуды сигнала при превышении выходным напряжением усилителя лимита напряжения питания. На осциллографе выражается как обрезание верхушек синусоидного сигнала. Субъективно выражается в возрастании громкости звука, появлении «шипения» и «треска».
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Клиппинг (аудио)» в других словарях:
Клиппинг Аудио — Клиппинг на экране осциллографа. Вместо чистой гармонической волны наблюдается обрезка синусоиды сверху и снизу верхушки плоские вместо закруглённых. Клиппинг (англ. Clipping обрезание, срезывание, стрижка) форма искажения звука. Выражающаяся в… … Википедия
Клиппинг — (англ. clipping обрезание, срезывание, стрижка) используется в нескольких терминах английского происхождения. Может означать: Клиппинг (аудио) форма искажения звука Клиппинг (цвет) форма уменьшения цветового… … Википедия
Измеритель уровня звука — Аналоговый VU измеритель Измеритель уровня звука измерительный прибор, применяемый в звукотехнике для определения уровня звукового сигнала. Звук измеряется в децибелах (дБ). Это логарифмические единицы, которые хорошо отражают… … Википедия
AC3filter — AC3filter … Википедия
Клиппирование
Клиппирование или клиппинг (англ. сlipping или clip — обрезание, отсечение) — одна из форм искажения формы волны, которое происходит при перегрузке усилителя и при превышении выходным напряжением усилителя предела напряжения питания. На осциллографе выглядит как обрезание верхушек сигнала. Субъективно выражается в появлении «шипения» и «треска».
Содержание
Обзор [ править ]
Когда усилитель заставляют создать сигнал большей силы чем его питание, он может произвести клиппирование. Усилитель будет усиливать сигнал только до своей максимальной мощности, после чего сигнал более не может быть усилен. На максимальной мощности усилителя сигнал просто «обрезается», это называется «клиппингом». Весь сигнал, который находится за пределами возможностей усилителя просто отрезается, в результате чего синусоида становится искаженной и приобретает прямоугольный вид.
Многие электро-гитаристы намеренно перегружают усилитель для получения специального эффекта «овердрайв», (см. также дисторшн).
Воздействие клиппирования [ править ]
Сигнал с усилителя работающего при клиппировании имеет две особенности, которые могут привести к повреждению колонок:
Другие эффекты клиппирования включают в себя:
Цифровой клиппинг [ править ]
В цифровой обработке, клиппинг происходит когда сигнал заходит за определённый ограниченный диапазон. Например, в 16-битной системе значение 32767 является наиболее положительным (которое может быть представлено), и если во время обработки сигнала амплитуда будет увеличена в два раза, например 32000 должно стать 64000, то вместо этого амплитуда усекается до максимальной = 32767. В результате этого верхушки волн становятся плоскими и происходят грубые искажения сигнала.
Цифровой клиппинг это как минимум 2 сэмпла расположенных подряд, уровень которых максимальный. Такой клиппинг не заметен на слух и обнаружить его можно только визуально, с помощью индикаторов клиппирования или рассмотрев форму волны.
Избегание клиппирования [ править ]
Как видно на экране осциллографа, волна в результате клиппирования теряет свою синусоидальную форму. Чтобы этого избежать необходимо понизить общий уровень (громкость), или использовать лимитер, для подавления резких пиков сигнала (например, у баса или малого барабана).
При записи желательно предотвращать клиппирование, но если запись уже имеет клиппированные участки, и они не могут быть перезаписаны, возможно применение инструментов для их восстановления.
Восстановление клиппированного сигнала [ править ]
Цель восстановления состоит в том чтобы составить правдоподобную замену «обрезанной» части сигнала.
Жёстко-клиппированные сигналы не могут быть восстановлены в первоначальное состоянии, поскольку информация содержащаяся в пиках которые «обрезались» полностью утеряна. Мягко-клиппированные сигналы могут быть восстановлены в первоначальное состояние с приемлемой точностью, поскольку ни одна из частей сигнала не потеряна полностью. В этом случае, степень потери информации пропорциональна степени клиппирования.
Например один из методов в CuteStudio Declip, работает по принципу копирования сигнал непосредственно от одного из стерео каналов в другой, потому как возможно что только один из каналов клиппирует.
Существует несколько программных решений для борьбы с этой проблемой, которые дают различные результаты и используют различные методы: Sony Sound Forge, Adobe Audition, Nero Wave Editor и плагины в пакете Audacity LADSPA, поставляющиеся с программным обеспечением. Существует также плагин Nyquist под названием Clipfix для Audacity.
Клиппинг или клиппирование сигнала.
Бывали ли случаи, что при прослушивании музыки с колонок вы слышали треск и искажение сигнала? Во всём виноват клиппинг. Но эта форма искажения сигнала имеет не только минусы, но и плюсы. Рассмотрим все за и против и определим когда клиппинг вреден, а когда необходим как художественный эффект в музыки.
Клиппирование сигнала
Клиппинг с английского переводиться как обрезание, отсечение. И действительно это так. Проделаем следующий эксперимент. Создадим аудиотрек в любой из программ по записи и редактированию музыки (Cubase, Pro Tools, Nuendo, REAPER и т. п.). Используйте ту программу в которой вы работаете, так как принцип эксперимента один и тот же и подходит для любой из них.
Возьмём эталонный сигнал (например, синусоиду — скачать ).
Вот как он выглядит:
Теперь в инсерт аудиотрека поставим любой штатный максимайзер:
Далее, чтобы нам увидеть изменения советую скачать очень удобный и полезный плагин для анализа сигналов — s(M)exoscope. Теперь воспроизведём сигнал и начнём увеличивать громкость максимайзером. В итоге наступит такой момент, когда сигнал начнет обрезаться:
Вот это и есть клиппинг. Если усилитель начинает работать с сигналом большей силы чем он может воспроизвести, происходит клиппирование. У каждого из усилителей есть свой максимум мощности и больше чем он может усилить не получиться. Он просто начнет обрезать сигнал (клиппировать). Вначале, мы видели, как обрезается сигнал синусоиды, тоже самое происходит и с более сложными сигналами.
Минусы клиппирования сигнала
Если усилитель работает в режиме клиппирования, то это может привести к повреждению устройства воспроизведения (колонок). Почему?
Чем больше вы усиливаете сигнал в режиме клиппирования, тем амплитуда его сильнее сжимается и обрезаются не только громкие, но уже и тихие участки сигнала. Это приводит к тому, что всё звучит одинаково громко.
Плюсы клиппирования сигнала
Начиная с 1960-х годов искажения в звуке стали считаться не только дефектом, но и художественным приёмом в аудиозаписи. Этот приём стали активно применять многие электро-гитаристы специально перегружая усилитель для получения таких эффектов, как fuzz, overdrive, distortion (об этих эффектах поговорим в отдельной статье).
Цифровое клиппирование сигнала
В «цифре» клиппинг происходит когда сигнал превышает определённый ограниченный диапазон.
Цифровое клиппирование сигнала происходит, если хотя бы два сэмпла, у которых максимальный уровень, воспроизведутся подряд. Услышать этот клиппинг невозможно, но для этого и существуют индикаторы, которые укажут нам на эти изменения (индикатор будет находиться в красной зоне):
Как избежать клиппирования
Можно ли восстановить искаженный сигнал
Если у вас уже имеется запись с клиппированием, то, конечно, возможно восстановить «обрезанную» часть сигнала. Но:
Программы для восстановления (конечно, это не полный список, а только несколько примеров): Adobe Audition, AudacityLADSPA, CuteStudio Declip, Nyquist (Clipfix для Audacity), Sony Sound Forge.
Во всех подобных программах алгоритм действия плагина направлен на то, чтобы восстановить обрезанные области путем интерполяции потерянного сигнала. Но повторимся, что эффективнее восстановления происходит со слегка обрезанным сигналом.
AudioKiller’s site
Audio, Hi-Fi, Hi-End. Электроника. Аудио.
Материалы раздела:
Клиппинг (cliping) в усилителе
Ограничение сигнала усилителем (клиппинг) – это такая ситуация, когда от усилителя пытаются получить напряжение на нагрузке больше, чем тот может обеспечить.
В нормальном рабочем диапазоне входных напряжений, зависимость выходного напряжения от входного практически линейная (на самом деле не совсем, и эта небольшая нелинейность порождает искажения, которые призван оценить коэффициент гармоник Кг, или THD по-иноземному, и это отклонение от прямой составляет 0,001…0,1%), и форма выходного сигнала совпадает с формой входного – усилитель сигнал просто усиливает не искажая, то есть работает правильно.
Если же входное напряжение все повышать и повышать, то выходное напряжение уже не будет по форме повторять входное: оно дойдет до какого-то предела, определяемого источником питания и схемотехникой усилителя, а потом перестанет изменяться. Форма сигнала при этом начинает отличаться от исходной, причем тем сильнее, чем сильнее клиппинг. В спектре сигнала появляется много таких составляющих, которых там сроду не было, причем спектр этих помех меняется динамически вместе с сигналом. Звук кардинально ухудшается. Нелинейность амплитудной характеристики при этом колоссальная и искажений соответственно намного больше.
На рисунке вверху: пунктиром — то, что мы пытаемся получить, сплошной линией — то, что реально получаем.
Кроме того, в спектре сигнала появляется много высокочастотных составляющих, которые могут перегрузить ВЧ динамик колонки (ВЧ динамики на самом деле рассчитаны на гораздо меньшую мощность, нежели на них написано, см. например, программа для расчета соотношения мощностей динамиков ) и даже сжечь его!
Клиппинг (по-нашему он называется ограничением сигнала) — очень вредная для аналоговых усилителей вещь. В этой ситуации элементы усилителя не работают нормально. Их режимы могут быть неправильными (иногда транзистор просто неуправляем, и какое на нем будет напряжение/ток предсказать вообще невозможно). Обратная связь при этом тоже не работает, поэтому она не в состоянии скомпенсировать это безобразие.
Почему же бытует мнение (поддерживаемое аудиожурналами), что клиппинг – это совсем не страшно, даже совсем и не плохо, и в нем очень даже можно работать, особенно ламповой технике? Тут нужно окунуться в историю.
Лет 30-40 назад, когда почти вся техника была ламповой, выходная мощность аппаратуры была на уровне 0,5-1,5 Вт. 5 Вт – это было очень громко, а 20 Вт – уже для дискотеки.
Потом появились транзисторы, для которых не то, что 20, а 50-100 Вт не мощность, также как и широкий (20-20000) диапазон частот. Внимание конструкторов переключилось на динамики. Были созданы динамики с гораздо более гладкой АЧХ, большей линейностью, более широким частотным диапазоном. Но за все нужно платить – за лучшее качество расплатились КПД, который стал меньше в 10-20 раз. Сегодняшние динамики при подводимой громкости 10-20 Вт звучат также громко, как и старые при 1 ватте. Но большАя мощность не проблема, не так ли?
А потом появились аудиофилы с их однотактными в классе А ламповыми усилителями. И опять в обиход вошли маленькие мощности: Hi — End усилитель фирмы ХХХ имеет выходную мощность 4,5 Вт при цене 50 000$; а фирмы ZZZ имеет 9 Вт при цене 120 000$. Если к такому усилку подключить современные колонки, нужно будет хорошо прислушиваться, чтобы что-то услышать. А старых динамиков нет и выпускать их никто не собирается. Как быть?
Причем это еще не все. Ведь у музыки пик-фактор равен числу «пи» (до недавнего времени считалось, что «пи»/2, и даже советские стандарты на это ориентировались). Поэтому, чтобы пики сигнала оставались в линейной области амплитудной характеристики, общий уровень напряжения приходится уменьшать в 3 раза, а значит выходную мощность почти в 10 раз! Что там осталось от громкости? 0,45…0,9 Вт? Круто!
При таких ценах и таких мощностях проблема привлечения клиентов стоИт очень остро. Мощность увеличивать трудно технически, а применить другую схемотехнику нельзя – уже везде рекламой раструбили, что однотактник в классе А – это рулез, а все остальное – полный отстой. Отсюда и цены такие ломят. И тут кому-то пришла в голову светлая мысль: если увеличить громкость в 1,4 раза, то выходная мощность увеличится вдвое. Правда при этом кратковременные пики сигнала попадут в область насыщения, и их форма уже будет искажена.
А вот это оказалось и не так страшно – излом амплитудной характеристики ламповика гораздо более пологий, чем транзистора (особенно, если ламповик или совсем без общей ООС, либо с очень слабой). И эти искажения не порождают такой жуткий спектр гармоник и комбинационных частот, как у транзисторников. На самом деле, это уже халтура – искажения, хоть и сравнительно небольшие, уже появляются, напрочь убивая тем самым все преимущества сверхлинейного лампового усиления. Но фокус в том, что услышать это могут немногие люди. А подобные усилители покупают люди не столько с соответствующим слухом, сколько с соответствующим кошельком.
Поэтому идея оказалась очень кстати, только нужно было как-то ее легализовать. Ну и пошла гулять по «аудиомурзилкам» деза о том, что клиппинг – это и не страшно вовсе. Когда к этому попривыкли, пошли дальше – убедили население, что в клиппинге вообще можно работать. Общественное мнение сформировали, и после этого «подняли» уровень воспроизведения ламповиков до максимума. То, что в таком режиме он играет хуже, чем хороший транзисторный усилитель – про это все молчат (кто знает), а сравнить – ну кто же будет сравнивать суперэлитный ламповик с каким-то «каменным дерьмом»!
Зато громкость сразу получилась намного выше, и теперь, обрабатывая клиента купить усилитель вдвое дороже его «Мерседеса», можно не бояться упрека в том, что он тихо играет. А что касается качества… А качество – его и по ценнику хорошо видно, а те, кто сомневается – жлобы из глубокой провинции, ничего в аудиофильстве не понимающие!
Вот наглядная демонстрация такого подхода. Сразу оговорюсь — это цифровые сигналы. В них происходит самый страшный на свете клиппинг. Потому что в них действует только математика — четкое сравнение амплитуд: если больше нормы, то сигнал режется. В транзисторных усилителях ограничение несколько более мягкое, а в ламповых еще мягче. Но не настолько, чтобы этот пример потерял актуальность, потому что принцип — он есть везде.
Итак, исходный сигнал. Амплитуда максимальна. Хорошо видны всплески амплитуды. Масштаб по оси времени: 1 деление = 1 секунда, поэтому видно, что всплески редкие.
Кстати, психоакустика учит нас, что если эти редкие всплески обрезать, то сознание этого не заметит, то есть мы не будем слышать явных искажений. Но с субьективной стороны при прослушивании мы будем ощущать, что «что-то не то» — отсутствует легкость, воздушность, естественность и прочие «эзотерические» явления. Именно для того, чтобы показать способность усилителя воспроизвести эти редкие короткие всплески, придумали мощность РМРО — кратковременную мгновенную, которая должна быть раз в 10 больше номинальной. И именно ее взяли за основу «китайской» мощности — уж очень цифры внушительные получаются!
Далее, увеличиваем сигнал на 3 дБ (в 1,4142… раз). Хорошо видно, что весь сигнал стал «громче». Но максимальная амплитуда не изменилась — ведь больше максимума не бывает! Поэтому отностиельная высота пиков уменьшилась.
А теперь внимание, правильный вопрос! Как можно говорить о нюансах правильности и волшебной чистоты лампового звука при таких огромнейших, заметных даже на глаз искажениях? Вы этим словам верите? Я — нет.
Если исходный сигнал увеличить в 2 раза, то мне не хватает печатных слов, чтобы прокомментировать результат. Поищите-ка здесь знакомые импульсы-пики! И нас пытаются убедить в том, что такое можно слушать?! Можно. Только я лично вместо такого варианта лучше выберу этот противный транзисторный усилитель, только чтобы в нем был сигнал, как на первом рисунке.
PS. На самом деле это довольно сложная проблема – сделать соответствующие подходящие колонки с очень высокой отдачей, чтобы обеспечить громкое звучание без клиппинга усилителя. Но на самом деле, в мире довольно мало людей, которые отличат звучание хорошего лампового усилителя от хорошего транзисторного (я имею в виду, что усилитель считается хорошим не потому, что так написано на его этикетке, или в модном журнале; я имею в виду по-настоящему хороший усилитель, без всяких подтасовок). Причем здесь важен весь комплект аппаратуры, носитель и сама запись, помещение для прослушивания, и даже психологическое состояние слушателя.
Поэтому, если у вас немного не хватает денег на покупку лампового усилка за 50 000$, то не расстраивайтесь – купите хороший транзисторный и не пожалеете! Только берите его с нормальным запасом по мощности, чтобы никакого клиппинга и близко не было, и да пребудет с вами сила!