Что такое клиппинг усилителя
Что такое клиппинг усилителя
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.
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 или неSQчный тест Helix
О чём умалчивают производители усилителей мощности, с дополнительными ноликами в характеристиках, многообещающими лайбами на упаковках, сводящих с ума и без того обескураженного покупателя. Или же это реальные цифры «взвешенные» китайскими приборами, либо взятые с «потолка»)). Попробую развеять ещё один миф о «волшебных» циферках и «МЕГАМОЩНЫХ» усилителях.
Пожалуй начну с представления нашего сегодняшнего «подопытного» и будущего компонента моей строящейся системы.
Встречаем… Helix Xmax 4.2. Это 4х канальный усилитель AB класса. Хотя он и не блистает значениями мощности, а со слов производителя имеет следующие тех.характеристики(ниже).
Решил «поиздеваться» над ним и вычислить его реальные показатели.
Инструкция толкует что в обычном режиме он способен дать 60Вт на обычный 4х омный динамик. Ну чтож. проверим его способности:
Входная чувствительность: 0,2 – 6,0 В
Коэффициент нелинейных искажений: 
Но обо всём по порядку…
Что же нам будет нужно для замеров мощностных показателей по мимо мультиметра и осциллографа?
Правильно! — нам нужен мега мощный саб)) или его имитатор.
Динамическая головка характеризуется целым рядом параметров, но чтобы не ломать себе голову и не «изобретать велосипед» с эквивалентом нагрузки, воспользуемся обычным сопротивлением на нихромовой проволоке.
Конечно же нужно придать мощи нашему имитатору дина. Подкинем ему эдак киловатта 3-4))
подключаем нашу нагрузку к одному из каналов уселителя
Чтоб всё было по чесноку)) (некоторые поняли о чём я) замеряем напряжение АКБ перед проверкой, и подключаем доп подпитку в виде ИБП компа (переделанного 13.4в)
Ну что! Пустим дым?))
Включаем питание усилителя, запускаем наш тестовый файл и видим вот такой прекрасный синус.)
Ну что. покажем как пирожки печь, «навалим» гейна?))
Дальнейшее повышение уровня громкости чревата выходом из строя дина, благо если это обойдётся без КЗ в катушке, иначе и усь окажется на столе мастерской (либо моём)). (фото ниже)
итог: 14.3 / 4 = 3.575 х 14.3 = 51.1225Вт
хотя производитель заявил совсем другие цифры
Номинальная мощность, 4 Ом = 60 Вт
Ну с обычным режимом разобрались, теперь попробуем режим моста на нагрузке 4ом.
Что же нам «скажет» усилитель мы увидим ниже.
Режим моста явно дал жару нашему имитатору в банке, судя по испускаемым пузырям, да и ограничительному резистору (91ом) лучше не стало, он пустил лёгкий дымок.
Что же нам скажет режим любителей «взрывания» мозгов соседям и флекса в машине))
Переходим на 2х омную нагрузку!
считаем
итог: 11.4 / 2 = 5.7 х 11.4 = 64.98Вт
цифра производителя тут 85Вт, опять недочёт
Номинальная мощность, 2 Ом: 85 Вт х 4
Номинальная мощность, 4 Ом: 60 Вт итог: 51.1225Вт
Номинальная мощность, 2 Ом: 85 Вт итог: 64.98Вт
Номинальная мощность, в мостовом включении, 4 Ом: 170 Вт итог: 100Вт
Дальше решайте сами, готовы ли вы поверить в КИЛОВАТТЫ мощностей указываемых в рекламных буклетах.))
п.с Бонусом остатки интересных (может нет) фоток процесса.
Правильное питание. Часть 1.5 — как спалить сабвуфер, прололжение. Клип
Вчера так увлёкся описанием важности питания, что совсем забыл описать основной аспект — а собственно почему это происходит, и как этого избегать. Ну, лучше поздно, чем как обычно.
Итак, для начала, объясню для тех, кто не понял, об чём идёт речь: клипом, в контексте аудиоаппаратуры и автозвука в частности называют перегрузку источника или обработчика сигнала, что в последствии приводит к неравномерному сигналу, поступающему на динамики. Если чуть проще — клип = перегрузка = искажения.
С этим разобрались, теперь следующий, возникающий чуть чаще, чем регулярно, вопрос — почему так выходит, что у динамика заявленная мощность 100 ватт, качали его усилителем на 50 ватт, а он сгорел?
Нет, дело вовсе не в том, что ваш усилитель (или головное устройство) такой злючий и могучий. Всё намного проще — когда сигнал в клипе приобретает вид, как указано на картинке под номером 3, динамик исытывает катастрофические нагрузки. Почему? всё очень просто. катушка динамика, кроме пассивного рассеивания тепла за счёт магнитной системы, имеет ещё и активное охлаждение за счёт собственного перемещения. Аналогично тому, что когда вы обжигаетесь, и сразу начинаете трясти рукой. катушка, по сути охлаждается так же.
Теперь представьте себе дурачка, который бы тряс рукой, и при этом замирал в крайних положениях. Так себе эффективность метода, не правда ли?
А если в этот момент рука всё ещё продолжает нагреваться? Вот и с динамиком получается так же. По сути, когда мы вливаем клип в динамик, часть времени он просто находится в верхнем или нижнем положении неподвижно, и при этом в него летит некая мощность. Иначе говоря, он хорошенько так нагревается, при этом не охлаждаясь.
Кроме того, один крайне опытный сипиэльщик и ремонтник динамиков, называемый себя по паспорту Дмитрием Обориным, провёл опыт, в котором доказал, что если сразу после сильного валева прекратить подачу мощности на динамик — температура катушки будет продолжать расти, причём в довольно быстром темпе. То есть неподвижный динамик продолжает прогреваться, а если на него всё его подаётся кривая мощность… Короче вы поняли, плохо будет вашим саундбубенцам.
С тем, что клип — плохой дядька, мы разобрались. Теперь давайте определимся, из-за какого дерева нам ждать этого подлеца. Ответ очень печален — ОТО ВСЮДУ!
Да-да, мой дорогой друг. Тут замешено всё, что хоть как-то касается аудиосистемы.
Плохое питание? Быть клипу, усилитель банально упрётся в предел своей мощности и не двинет динамик дальше. Он и останется там стоять как дурак. Да и кроме всего прочего, блок питания усилителя будет очень этому рад, и скоро уйдёт в долгий отпуск.
Накрутил баССов на эквалайзере? Лови клипяру, твоё головное устройство будет радовать твою технику прекрасной формой сигнала. О результате ты, думаю, догадываешься.
Используешь слабый усилитель? Даа, и тут зарыта собака — ведь тебе будет мало мощности, ты будешь её прибавлять, пока не упрёшься в предел регулятора, а значит он будет работать на пределе, и угадай, что там произойдёт.
Скачал басбуст от тупого школьника анонимного мастера обработки аудиозаписей? Мало того, что ты будешь очень глупо выглядеть, так ещё и хорошенько подпалишь свою технику.
как ты догадался, влить говна в динамик очень просто. А как же оставить всё живым? Пару советов от любителя:
1. Следи за питанием. Хорошее питание является одним из основных аспектов продления жизни автомобильной аудиоаппаратуры. К слову сказать, это один из секретов «Вечности» от лаудов.
2. Не выкручивай всё в максимум! Есть определённый порог, после которого мощность вырастает уже незначительно. так вот, каждый ватт этой незначительной мощнсоти сопровождается отвратительным гражданином, которому посвящён весь этот текст
3. Используй только качественные треки. Никаких басбустов, никаких композиций с битрейтом в 128, иии…
4. …Low Bass. Да, это весело, это круто, но только в том случае, если твой саб расчитан на воспроизведение низов. Если же ты будешь на фазоинверторном сабе слушать треки ниже настройки, то динамик очень бысро сгорит. почему это происходит — история отдельная.
Ну, вроде и этот аспект разобрали. Надеюсь, ничего не забыл, и можно уже будет перейти к практической части…
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.