Кіріспе

Дыбыс белсенділігін анықтаудағы қателіктерге байланысты дауыс үзінділерінің толқын пішінінің бұрмалануы.

Клиппинг – күшейткіш артық жүктелгенде және оның максималды мүмкіндігінен асып, шығыс кернеуін немесе токты беруге тырысқанда туындайтын толқын пішінінің бұрмалануының бір түрі. Күшейткішті клиппингке түсіру оның қуатын белгіленген қуатынан асыруы мүмкін. Жиілік саласында клиппинг жоғары жиілік диапазонында күшті гармоникалар тудырады (клиппингке түскен толқын пішіні шаршы толқынға жақындаған сайын). Сигналдың жоғары жиіліктік салмағы, сигнал клиппингке түспеген жағдайдағыға қарағанда, твитердің зақымдану қаупін арттырады. Көп жағдайларда клиппингпен байланысты бұрмалаулар қажетсіз және тікелей естілмесе де осциллографта көрінеді. Дегенмен, клиппинг музыкада көркемдік эффект үшін, әсіресе блюз, рок және метал сияқты гитараға басымдық беретін жанрларда жиі қолданылады.

Шолу

Күшейткіш қуат көзінің бере алатын қуаттан артық қуатты сигналды жасауға мәжбүрленген кезде, ол сигналды тек қана өзінің максималды қуатына дейін күшейтеді, одан әрі күшейте алмайды. Сигнал күшейткіштің максималды қуатына жеткенде "қырқылады" немесе "кесіледі", сондықтан мұндай жағдайды "қырқылу" деп атайды. Күшейткіштің мүмкіндігінен асып кеткен сигнал жай ғана тоқтатылады, нәтижесінде синусоидалық толқын бұрмаланған, шаршы толқынға ұқсас формаға айналады. Күшейткіштердің кернеу, ток және температуралық шектері болады. Қырқылу қуат көзінің немесе шығыс каскадының шектеулерінен туындауы мүмкін. Кейбір күшейткіштер қуат көзіндегі энергия сарқылғанға дейін немесе күшейткіш қызып кеткенге дейін қысқа мерзімге қырқылусыз максималды қуатты бере алады.

Дыбыс

Көптеген электр гитарашылар қалаған дыбыс алу үшін өз күшейткіштерін әдейі шамадан тыс жүктемелейді (немесе "фуз-бокс" қосады), бұл сигналдың кесілуіне (клиппингке) әкеледі (гитара бұрмалануына қараңыз). Кейбір аудиофилдер вакуумдық лампалардың аз немесе мүлдем теріс кері байланысы бар кесілу сипаттамасы транзисторларға қарағанда жақсырақ деп санайды, себебі вакуумдық лампалар транзисторларға қарағанда бірте-бірте кесіледі (яғни, жұмсақ кесілу және көбінесе тік гармоникалар), нәтижесінде гармониялық бұрмалану көбінесе аз жағымсыз болады.

Әсерлер

Қатты кесілген транзисторлы күшейткіште транзистордың күшейту коэффициенті төмендейді (бұл сызықтық емес бұрмалауға әкеледі), өйткені шығыс тогы артады және транзистордағы кернеу қанығу кернеуіне жақын азаяды (биполярлы транзисторлар үшін). Сондықтан күшейткіштерде бұрмалауды өлшеу үшін "толық қуат" әдетте кесілуден бірнеше пайыз төмен деп есептеледі. Кесілген толқынның астындағы ауданы кесілмеген толқынға қарағанда үлкен болғандықтан, күшейткіш кесілген кезде номиналды (синусоидалық) қуатынан артық қуат береді. Бұл артық қуат динамикке зиян келтіруі мүмкін, күшейткіштің қуат көзіне зақымдауы немесе сақтандырғышты күйдіруі мүмкін. Клиптеу режимінде жұмыс істейтін күшейткіштің гармоникаларындағы жоғары жиілікті энергия қосылған динамиктің жоғары жиілікті динамигіне (твиттерге) артық қыздырудан зақым келтіруі мүмкін. Клиптеу жүйеде процессинг (мысалы, барлық өткізу сүзгісі) сигналдың спектрлік компоненттері арасындағы фазалық қатынасты өзгерткенде, артық шыңдар пайда болуы мүмкін. Жүйе бірдей деңгейдегі қарапайым синусоидалық сигналдарды клиптеусіз ойната алса да, бұл артық шыңдар кесілуі мүмкін. Электр гитарашылары жиі және қасақана гитара күшейткіштерін артық жүктеу арқылы клиптеу мен басқа да бұрмалауларды тудырып, қалаған дыбысқа қол жеткізеді.

Цифрлық кесу

Цифрлық сигналдарды өңдеуде клиппинг, сигнал таңдалған өрнектің диапазонымен шектелген кезде пайда болады. Мысалы, 16 биттік бүтін сандарды пайдаланатын жүйеде 32767 – ең үлкен оң мән. Егер өңдеу барысында сигналдың амплитудасы екі есеге артса, мысалы, 32000-ның үлгілік мәндері 64000-ға айналуы тиіс, бірақ оның орнына бүтін санның асығуын тудырып, 32767-ге дейін қанағаттандырады. Клиппинг, цифрлық жүйелердегі "ораудан" артық, себебі "орау" цифрлық процессордың асығуын қабылдап, шаманың ең маңызды биттерін, кейде тіпті үлгілік мәннің таңбасын да елемейді, нәтижесінде сигналдың күрт бұрмалануына әкеледі.

Кесуден аулақ болу

Кесуден қашудың ең оңай жолы – сигнал деңгейін төмендету. Балама ретінде, жүйе кесусіз жоғары сигнал деңгейін қолдау үшін жақсартылуы мүмкін. Кейбір аудиофилдер динамиктердің қуатына қарағанда екі есе қуатты күшейткіштерді пайдаланады. Сигналдың күшті бөліктерінің деңгейін динамикалық түрде төмендету үшін лимитерді қолдануға болады (мысалы, бас және барабан соққылары). Көптеген күшейткіш жасаушылар кесуді болдырмау үшін тізбектерді енгізді. Ең қарапайым тізбектер кесу нүктесіне дейін шамамен бір децибелде қосылатын жылдам лимитер сияқты жұмыс істейді. "Жұмсақ кесу" деп аталатын күрделірек тізбек 1980 жылдардан бері сигналдың кіріс кезеңінде шектеу үшін қолданылып келеді. Жұмсақ кесу мүмкіндігі кесуге дейін іске қосылады, мысалы, максималды шығыс қуатынан 10 дБ төмен. Шығыс толқын пішіні максималды белгіленгеннен 10 дБ жоғары жүктемелік кіріс сигналы болған жағдайда да дөңгелек сипаттамасын сақтайды.

Кесілген сигналды жөндеу

Кесуді болдырмау қажет, бірақ жазба кесілген жағдайда және оны қайта жазу мүмкін болмаса, жөндеуге болады. Жөндеудің мақсаты – сигналдың кесілген бөлігіне сенімді жаңа мазмұн қою. Қатты кесілген күрделі сигналдарды бастапқы күйіне толыққанды қалпына келтіру мүмкін емес, себебі кесілген төбелердегі ақпарат толығымен жойылады. Жұмсақ кесілген сигналдарды жағдайға байланысты белгілі бір дәлдікпен бастапқы күйіне қайтаруға болады, өйткені бастапқы сигналдың ешбір бөлігі толығымен жоғалмайды. Бұл жағдайда ақпараттың жоғалу деңгейі кесуден туындаған қысылу деңгейіне пропорционалды. Аз кесілген, жолақты шектеулі және жоғары үлгіленген сигналдарды мінсіз жөндеуге болады. Бірнеше әдіс кесілген сигналды ішінара қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Кесілген бөлік белгілі болғаннан кейін, оның бір бөлігін қалпына келтіруге талпынуға болады. Мұндай әдістердің бірі – белгілі үлгілерді интерполяциялау немесе экстраполяциялау. Күрделі жағдайларда, үздіксіз дифференциалданатын сигналды қалпына келтіру үшін кубикалық сплайндар қолданылуы мүмкін. Бұл жаңадан құрылған сигналдар түпнұсқаның шамамен ғана болғанымен, субъективті сапасын жақсартуға болады. Басқа әдістерге бір стерео каналдан екіншісіне сигналды тікелей көшіру кіреді, себебі тек бір канал ғана кесілген болуы мүмкін. Клиптерді жөндеуге арналған әртүрлі нәтижелер мен әдістерді ұсынатын бірнеше бағдарламалық шешімдер бар: CrumplePop ClipRemover, MAGIX Sound Forge, iZotope RX De Clip, Acon Digital Restoration Suite, Adobe Audition, Thimeo Stereo Tool, CEDAR Audio-дан кесуді жою шешімдері және Audacity плагиндері, мысалы, Clip Fix.

Анықтау

Сұлбадағы кесілуді бастапқы кіріс сигналын қолданылған күшейтуге сәйкес түзетілген шығыс сигналымен салыстыру арқылы анықтауға болады. Мысалы, егер тізбектің 10 дБ күшейтуі болса, оны шығыс сигналын 10 дБ-ға әлсірету арқылы кесілуге тексеруге болады және оны кіріс сигналымен салыстыруға болады. Екі сигнал арасындағы айырмашылық кесілуді анықтау индикаторларын қосу үшін және кесілуді басқару үшін алдыңғы тізбектің күшейтуін азайту үшін пайдаланылуы мүмкін. Кесілген сигналдар көбінесе шаршыланған болады, онда үшінші гармоникалар Фурье түрлендіріліміндегі контексттік аномалиялар болып табылады. Күтілетін синусоидалық толқын жағдайында, тақ гармоникалардың болуы сигналдың қатты кесілгенін көрсетеді. "Жұмсақ кесілу" платоның екі жағында иіліспен сипатталады, бұл төменгі жиілік спектрінде бірнеше жұп гармоникалардың бар екенін көрсетеді.