Что значит клип в автозвуке

Опубликовано: 16.05.2024

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.

Посмотрите очень информативное видео, которое наглядно описывает процесс клиппа .

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.

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:

Здравствуйте, возможно ли подключить динамик стэйт250.1про 2 пары на 2 канала кап 49.

В принципе можно (если имеется ввиду одна пара на канал), подключение получится в 2 Ом. Но нужно следить за гейном, так как это около 80% от номинала динамика получится.

Ограничение сигнала усилителем (клиппинг) – это такая ситуация, когда от усилителя пытаются получить напряжение на нагрузке больше, чем тот может обеспечить.

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.

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!

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?

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!

Итак, исходный сигнал. Амплитуда максимальна. Хорошо видны всплески амплитуды. Масштаб по оси времени: 1 деление = 1 секунда, поэтому видно, что всплески редкие.

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!

Ограничение сигнала усилителем (клиппинг, клип) – это такая ситуация, когда от усилителя пытаются получить напряжение на нагрузке больше, чем тот может обеспечить.

Приведенный ниже рисунок наглядно демонстрирует природу клипа. Так, как коэффициент усиления – величина постоянная, то усилитель будет пытаться увеличить амплитуду выходного сигнала, пропорционально увеличению входного. Громкость будет пропорционально увеличиваться, но только до уровня на котором амплитуда выходного сигнала сравняется по величине с напряжением питания. Но Вам охота еще громче и Вы продолжаете увеличивать громкость на магнитоле. Усилитель пытается выдать на нагрузку сигнал большущей амплитуды и формы строго соответствующей исходному (пунктирная линия), но ограниченный питанием, вынужден гнать в нагрузку практически меандр. Многократно увеличившееся время импульса в максимальной точке амплитуды, превращает переменный ток в практически постоянный, что может вывести из строя как усилитель так и динамики.
Похожая ситуация происходит и на линейном выходе магнитолы при выкручивании громкости на максимум. Внутренний источник сигнала тоже имеет свой предел выходного напряжения, превышая который мы имеем на выходе клипованый сигнал, который проходя через усилитель становится не менее страшным, чем клип самого усилителя мощности.

Что может случиться усилителем?
Как указано выше, многократно увеличившееся время импульса в максимальной точке амплитуды приводит к предельному режиму работы транзисторов оконечного каскада, они перегреваются и возрастает вероятность теплового пробоя. При пробое даже одного транзистора оконечника мы получаем короткое замыкание на выходе преобразователя напряжения. Далее все зависит от схемы защиты усилителя. Либо она отключает преобразователь напряжения, что происходит в большинстве усилителей АВ класса и мы отделываемся легким испугом с заменой транзисторов оконечника. Либо ПН продолжает маслать на пределе и выгорают все его транзисторы - такая тенденция наблюдается в усилителях D-класса, тут уже ремонт встает в кругленькую сумму.

Как уменьшить вероятность появление клипа?
1.На магнитоле не выкручиваем громкость на всю - делаем на 5-10 делений меньше, в зависимости от модели.
2.Если при увеличении громкости на магнитоле фактическая громкость музыки на слух не увеличивается, тут появляется клип. Убовляем громкость на несколько делений назад и это значение будет являться максимумом для Вашей системы, или же следует убавить гейн на усилителе.
3.Избегаем долговременной прослушки музыки на максимальной громкости.
4.Следим за просадками напряжения питания аппаратуры, так как при низком напряжении резко увеличивается вероятность появления клипа.

При неправильном подборе мощностных характеристик усилитель - акустика и/или включения усилителя в режим бОльшей нагрузки (tri-mode например) высока вероятность возникновения эффекта клиппирования, что в свою очередь является причиной выхода из строя динамиков.
"Такой усилитель часто бывает перегружен, что приводит к компрессии звука и усилению искажений. Прослушивание подобного звука очень быстро вызывает утомление и не доставляет особого удовольствия. Излишнее "раскачивание" усилителя, влекущее за собой его перегрузку, может стать причиной срезания, или клиппирования
пиков синусоидальных волн* (см. рисунок)":

Теоретически это выглядит так:
"Клипирование означает, что верхние значения сигнала обрезаны, то есть – они становятся «плоскими», когда уровень сигнала превышает максимальные возможности
усилителя мощности или другого оборудования в системе. В течении времени, когда происходит клипирование, катушка динамика не движется, так как она получает, по
существу, сигнал с постоянным напряжением. Это значит, что вся мощность идет на нагрев катушки, а не на воспроизведение звука.
Другими словами – когда динамик получает сигнал с плоской вершиной, то он тратит 100 процентов своей эффективности на преобразование мощности в тепло. И, как ни странно, чем эффективней динамик, тем серьезней проблема. Высокочастотный динамик (с 25-процентной эффективностью) обычно преобразует в тепло 75 процентов своей мощности. В течение клипа он должен преобразовать в тепло на 25 процентов больше.
НЧ-динамик (с эффективностью 3%) обычно конвертирует в тепло 97 процентов поступающей мощности. Во время клипирования он должен преобразовать в тепло
только на 3% больше энергии. Теперь вы знаете, почему ВЧ-динамики сжечь гораздо легче!

Тепловая инерция
Скрытое последствие клипирования: хотя ВЧ-драйверы являются более эффективными в преобразовании энергии в звук, они имеют меньшую массу, чем НЧ-драйверы.
Масса определяет тепловую инерцию. Чем больше масса, тем выше тепловая инерция, и требуется большее время для изменения температуры массы. Это значит, что ВЧ-драйверы нагреваются быстрее, чем НЧ-драйверы. Это особенно актуально для случаев клипирования, потому что в этом случае всю получаемую энергию динамик
тратит на саморазогрев.

Факты о клипировании
- Любой клипированный сигнал может сжечь динамик. Не имеет значения, где происходит клип: в микшерной консоли, другом оборудовании в системе, или в усилителе, открытом на полную.
- Уже случившееся клипирование не может быть исправлено последующими средствами, например, при помощи схем защиты громкоговорителей, и следовательно – они не гарантируют устранения ущерба от клипирования.
- Параметры мощности динамика действительны для неклипированного сигнала.
- Контролируйте все индикаторы клипа, в каждой части системы, чтобы избегать ЛЮБОГО клипирования." **

Как на практике избежать клиппирования?
1. Выбирать усилитель примерно равный или чуть больше по мощности, чем акустика. Т.е. номинальная /RMS выходная мощность усилителя должна быть равна или чуть
больше номинальной /RMS входной мощности динамиков. Конечно ещё играет такой немаловажный параметр динамика как чувствительность, но в данном случае мы
рассматриваем именно мощностные показатели.
2. Если уровень громкости регулировки головного устройства (ГУ) и/или уровня входной чувствительности усилителя (GAIN) находится почти в максимальном
положении, а звуковое давление (громкость) вам кажется недостаточным (хочется "навалить" ещё) - скорее всего усилитель не справляется ("не раскачивает") акустику.
Не делайте уровень громкости таким, когда начинаются слышны искажения!

Типичные примеры - ошибки:
1. Подключение мощной акустики к ГУ. Мощность встроенного усилителя ГУ 4х50 Вт это пиковая (максимальная). Номинальная /RMS там будет примерно половина от
этого. Чуть лучше ситуация у встроенных усилителей по технологии MOSFET, но и в этом случае "номинал" динамиков показан от 50 до 90 Вт (в зависимости от чувствительности и типа динамиков).
При перегрузке в такой ситуации в первую очередь страдают Вч-динамики ("твитера")
2. Тоже самое касается связки: усилитель - сабвуфер. Из-за большого потребления сабвуферный усилитель "просаживает" всю бортовую схему питания, от чего соответственно страдает мидбасовое звено. Именно для таких случаев и используется конденсатор (емкость), но это тем не менее не устранение проблемы, а её
корректировка.

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.

Вот как он выглядит:

Теперь в инсерт аудиотрека поставим любой штатный максимайзер:

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?

Клиппированный сигнал имеет большую мощность, чем колонки могут воспроизвести. Эта излишняя мощность может повредить динамики вследствие их перегрева.
Клиппированный сигнал содержит очень много высокочастотных составляющих. Поэтому эта энергия может повлиять на твитер колонки и привести к его поломки из-за перегрева.

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

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

Понизить громкость или общий уровень (трека, группы, мастер-шина)
Использовать лимитер для подавления пиков.

Можно ли восстановить искаженный сигнал

Сигнал с сильно клиппированным сигналом восстановить почти не реально, так как в нём обрезана основная информация для восстановления сигнала
Сигнал со слабым клиппированием можно восстановить, но тут всё зависит от того сколько обрезано полезной информации. Чем меньше, тем точнее будет восстановленный сигнал.

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.

Спасибо за то, что читаете сайт New Style Sound . Делайте репост статьи, делитесь этой информацией с друзьями.

Читайте также: