Клиппинг (обработка сигнала) - Clipping (signal processing)

An осциллограф экран усилителя "клиппинга". Усилитель должен выдавать чистый синусоидальная волна с закругленными верхушками и низами, но вместо этого они плоско обрезаны или «обрезаны».

Вырезка это форма искажение это ограничивает сигнал как только он превышает порог. Ограничение может произойти, когда сигнал записывается датчик который имеет ограничения на диапазон данных, которые он может измерить, это может произойти, когда сигнал оцифрованный, или это может произойти в любое другое время аналог или же цифровой сигнал трансформируется, особенно в присутствии прирост или же перерегулирование и недолет.

Ограничение можно охарактеризовать как жесткое, в случаях, когда сигнал строго ограничен пороговым значением, что приводит к плоской обрезке; или он может быть описан как мягкий в случаях, когда ограниченный сигнал продолжает следовать за исходным с уменьшенным усилением. Жесткое ограничение приводит к появлению множества высоких частот. гармоники; мягкое ограничение приводит к меньшему количеству высших гармоник и компонентов интермодуляционных искажений.

Аудио

Этот PCM сигнал обрезается между красными линиями

в частотная область, ограничение создает сильные гармоники в высокочастотном диапазоне (так как ограниченный сигнал приближается к квадратная волна ). Сверхвысокочастотное взвешивание сигнала могло сделать твитер повреждение более вероятно, чем если бы сигнал не был обрезан.

Много Электрогитара игроки намеренно овердрайв их усилители (или вставьте «блок фаззинга»), чтобы вызвать клиппирование для получения желаемого звука (см. искажение гитары ).

В целом искажение, связанное с обрезкой, нежелательно и видно на осциллограф даже если его не слышно.^[1]

Изображений

Пример изображения, на котором видны размытые блики. Вверху: исходное изображение, внизу: выделенные красным области выделенные красным

В области изображений обрезка выглядит как ненасыщенный (размытые) яркие области, которые становятся чисто белыми, если все компоненты цвета клип.

Причины

Аналоговая схема

Разработчик схем может намеренно использовать машинка для стрижки или же стучать чтобы сигнал оставался в нужном диапазоне.

Когда усилитель заставляет создать сигнал с большей мощностью, чем он может поддерживать, он будет усиливать сигнал только до его максимальной мощности, после чего сигнал больше не будет усиливаться.

An Интегральная схема или дискретный твердое состояние Усилитель не может выдавать выходное напряжение, превышающее напряжение, от которого он питается (обычно с разбросом 24 или 30 вольт для операционных усилителей, используемых в линейный уровень оборудование).
А вакуумная труба может перемещать только ограниченное количество электроны за определенное время, зависящее от его размера, температуры и металлов.
А трансформатор (чаще всего используется между ступенями в ламповом оборудовании) будет зажиматься, когда его ферромагнитный ядро становится электромагнитно насыщенный.

Цифровая обработка

В цифровая обработка сигналов ограничение происходит, когда сигнал ограничивается диапазоном выбранного представления. Например, в системе, использующей 16-битную подписанный целые числа, 32767 - это наибольшее положительное значение, которое может быть представлено, и если во время обработки амплитуда сигнала удваивается, образец значения 32000 должны стать 64000, но вместо этого они усекаются до максимума, 32767. Отсечение предпочтительнее альтернативы в цифровых системах - переноса, которая происходит, если цифровое оборудование разрешено "переполнение ", игнорируя старшие биты величины, а иногда даже знака значения выборки, что приводит к грубым искажениям сигнала.

Частоту отсечения можно значительно снизить, если использовать числа с плавающей запятой вместо целых чисел. Однако числа с плавающей запятой обычно менее эффективны в использовании, что иногда приводит к потере точность, и они все еще могут обрезать, если число очень большое или маленькое.

Как избежать обрезки

Ограничение можно обнаружить, просмотрев сигнал (например, на осциллографе) и заметив, что вершины и основания волн больше не гладкие. При работе с изображениями некоторые инструменты могут выделять все пиксели которые являются чисто белыми, что позволяет пользователю идентифицировать большие группы белых пикселей и решать, произошло ли слишком сильное отсечение.

Чтобы избежать клиппинга, сигнал можно динамически уменьшить с помощью ограничитель. Если не сделать это осторожно, это все равно может вызвать нежелательные искажения, но предотвращает полную потерю любых данных.

Восстановление обрезанного сигнала

Когда происходит ограничение, часть исходного сигнала теряется, поэтому безупречное восстановление невозможно. Таким образом, гораздо предпочтительнее вообще избегать обрезки. Однако, когда ремонт - единственный вариант, цель состоит в том, чтобы сделать правдоподобную замену обрезанной части сигнала.