क्लिपिंग (ऑडियो)

क्लिपिंग तरंग  डिस्टॉर्शन ऑडियो डिस्टॉर्शन का एक रूप है जो तब होता है जब एक प्रवर्धक ओवरड्राइव होता है और आउटपुट वोल्टेज या करंट को उसकी अधिकतम क्षमता से परे देने का प्रयास करता है। प्रवर्धक को क्लिपिंग में चलाने से यह अपनी  शक्ति का औधे से अधिक पावर आउटपुट कर सकता है।

आवृत्ति डोमेन में, क्लिपिंग उच्च-फ़्रीक्वेंसी रेंज में मजबूत हार्मोनिक्स उत्पन्न करती है (जैसा कि क्लिप्ड तरंगफॉर्म एक स्क्वेर तरंग के करीब आता है)। सिग्नल के अतिरिक्त उच्च-आवृत्ति भार से ट्वीटर को नुकसान होने की संभावना अधिक हो सकती है, यदि सिग्नल को क्लिप नहीं किया गया था।

ज्यादातर मामलों में, क्लिपिंग से जुड़ी विकृति अवांछित होती है, और अश्रव्य होने पर भी ऑसिलोस्कोप पर दिखाई देती है। चूंकि, कलात्मक प्रभाव के लिए अधिकांशतः क्लिपिंग का उपयोग संगीत में किया जाता है, विशेष रूप से भारी शैलियों में।

अवलोकन
जब एक प्रवर्धक को उसकी बिजली आपूर्ति से अधिक शक्ति के साथ सिग्नल बनाने के लिए धक्का दिया जाता है, तो यह सिग्नल को केवल अपनी अधिकतम क्षमता तक बढ़ाता है, जिस बिंदु पर सिग्नल को आगे नहीं बढ़ाया जा सकता है। जैसा कि सिग्नल प्रवर्धक की अधिकतम क्षमता पर बस कट या क्लिप करता है, सिग्नल को क्लिपिंग कहा जाता है। अतिरिक्त सिग्नल जो प्रवर्धक की क्षमता से परे है, बस काट दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप साइन तरंग विकृत स्क्वेर तरंग | स्क्वायर-तरंग-टाइप तरंग प्रारूप बन जाती है।

प्रवर्धकों में वोल्टेज, करंट और ऊष्मीय सीमाएं होती हैं। बिजली आपूर्ति या आउटपुट चरण में सीमाओं के कारण क्लिपिंग हो सकती है। बिजली की आपूर्ति में संग्रहीत ऊर्जा समाप्त होने या प्रवर्धक के ज़्यादा गरम होने से पहले कुछ प्रवर्धक छोटी अवधि के लिए क्लिपिंग के बिना ऑडियो शक्ति  देने में सक्षम होते हैं।

ध्वनि
कई विद्युत गिटार  गिटारवादक जानबूझकर अपने प्रवर्धकों को ओवरड्राइव करते हैं (या फ़ज़ बॉक्स डालें) वांछित ध्वनि प्राप्त करने के लिए क्लिपिंग का कारण बनते हैं (विरूपण (संगीत) देखें)।

कुछ आडियोफिल्स का मानना ​​है कि कम या बिना नकारात्मक प्रतिक्रिया वाले  वेक्यूम - ट्यूब  का क्लिपिंग व्यवहार ट्रांजिस्टर की तुलना में उत्तम होता है, जिसमें वैक्यूम ट्यूब ट्रांजिस्टर की तुलना में अधिक धीरे-धीरे क्लिप करते हैं (अर्ताथ 'सॉफ्ट' क्लिपिंग, और ज्यादातर हार्मोनिक्स भी), जिसके परिणामस्वरूप हार्मोनिक होता है। विरूपण जो सामान्यतः कम आपत्तिजनक होता है।

प्रभाव
हार्ड क्लिपिंग के साथ एक ट्रांजिस्टरित प्रवर्धक में, ट्रांजिस्टर का लाभ कम हो जाएगा (नॉनलाइनियर विरूपण के लिए अग्रणी) क्योंकि आउटपुट करंट बढ़ता है द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के पार वोल्टेज संतृप्ति वोल्टेज (द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर के लिए) के करीब कम हो जाता है, और इसलिए पूर्ण शक्ति के लिए प्रवर्धकों में विरूपण को मापने के उद्देश्य सामान्यतः क्लिपिंग के नीचे कुछ प्रतिशत के रूप में लिए जाते हैं।

क्योंकि क्लिप्ड तरंगफॉर्म के नीचे छोटे अनक्लिप्ड तरंगफॉर्म की तुलना में अधिक क्षेत्र होता है, इसलिए प्रवर्धक क्लिपिंग करते समय अपने रेटेड (साइन तरंग) आउटपुट की तुलना में अधिक इलेक्ट्रिक पावर उत्पन्न करता है। यह अतिरिक्त विद्युत शक्ति ध्वनि-विस्तारक यंत्र  को नुकसान पहुंचा सकती है। यह प्रवर्धक की बिजली आपूर्ति को नुकसान पहुंचा सकता है या केवल  फ्यूज (विद्युत)  को उड़ा सकता है।

क्लिपिंग में कार्य कर रहे एक प्रवर्धक द्वारा उत्पन्न हार्मोनिक्स में अतिरिक्त उच्च आवृत्ति ऊर्जा ओवरहीटिंग के माध्यम से कनेक्टेड लाउडस्पीकर में ट्वीटर को नुकसान पहुंचा सकती है।

कतरन एक प्रणाली के भीतर प्रसंस्करण के रूप में हो सकता है (उदाहरण के लिए एक ऑल-पास फिल्टर) सिग्नल के वर्णक्रमीय घटकों के बीच चरण संबंध को इस तरह से बदल सकता है जैसे कि अत्यधिक शिखर आउटपुट बनाना। अत्यधिक चोटियों को क्लिप किया जा सकता है, भले ही सिस्टम क्लिपिंग के बिना समान स्तर के किसी भी साधारण साइन तरंग सिग्नल को चला सकता है।

वांछित ध्वनि प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रिक गिटारवादक अधिकांशतः और जानबूझकर अपने गिटार प्रवर्धकों को क्लिपिंग और अन्य विरूपण (संगीत) का कारण बनाते हैं।

डिजिटल क्लिपिंग
अंकीय संकेत प्रक्रिया में, क्लिपिंग तब होती है जब सिग्नल एक चुने हुए प्रतिनिधित्व की सीमा द्वारा प्रतिबंधित होता है। उदाहरण के लिए, 16-बिट हस्ताक्षरित-अंकीय प्रतिनिधित्व पूर्णांकों का उपयोग करने वाली प्रणाली में, 32767 सबसे बड़ा धनात्मक मान है जिसका प्रतिनिधित्व किया जा सकता है। यदि, प्रसंस्करण के समय, सिग्नल का आयाम दोगुना हो जाता है, उदाहरण के लिए, 32000 का नमूना (सिग्नल) मान 64000 हो जाना चाहिए, किन्तु इसके अतिरिक्त एक पूर्णांक अतिप्रवाह और संतृप्ति अंकगणित अधिकतम, 32767 का कारण बनता है। क्लिपिंग विकल्प के लिए उत्तम है डिजिटल सिस्टम-रैपिंग-जो तब होता है जब डिजिटल प्रोसेसर को अतिप्रवाह की अनुमति दी जाती है, परिमाण के सबसे महत्वपूर्ण बिट्स को अनदेखा करते हुए, और कभी-कभी नमूना मूल्य का संकेत भी, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल का सकल विरूपण होता है।

क्लिपिंग से बचना
क्लिपिंग से बचने का सबसे सरल विधि सिग्नल स्तर को कम करना है। वैकल्पिक रूप से बिना क्लिपिंग के उच्च सिग्नल स्तर का समर्थन करने के लिए सिस्टम में सुधार किया जा सकता है। कुछ ऑडियोफाइल्स प्रवर्धकों का उपयोग करेंगे जो स्पीकर की रेटिंग से दोगुने से अधिक पावर आउटपुट के लिए रेट किए गए हैं। एक सीमक का उपयोग गतिशील रूप से सिग्नल के जोरदार हिस्सों के स्तर को कम करने के लिए किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, बास ड्रम और ड्रम फन्दे )।

कई प्रवर्धक डिजाइनरों ने क्लिपिंग को रोकने के लिए सर्किट सम्मिलित किए हैं। सरलतम सर्किट एक तेज़ सीमक की तरह कार्य करते हैं, जो कतरन बिंदु से पहले लगभग एक डेसिबल संलग्न करता है। एक अधिक जटिल सर्किट, जिसे सॉफ्ट-क्लिप कहा जाता है, का उपयोग 1980 के दशक से इनपुट चरण में सिग्नल को सीमित करने के लिए किया गया है। सॉफ्ट-क्लिप सुविधा क्लिपिंग से पहले संलग्न होना प्रारंभ हो जाती है, उदाहरण के लिए अधिकतम आउटपुट पावर से 10 dB कम पर प्रारंभ करना। ओवरलोड इनपुट सिग्नल की उपस्थिति में भी आउटपुट तरंगफॉर्म एक गोलाकार विशेषता को अधिकतम निर्दिष्ट से 10 dB अधिक बनाए रखता है।

क्लिप्ड सिग्नल की मरम्मत
क्लिपिंग से बचना उत्तम है, किन्तु यदि कोई रिकॉर्डिंग क्लिप हो गई है, और फिर से रिकॉर्ड नहीं की जा सकती है, तो मरम्मत एक विकल्प है। मरम्मत का लक्ष्य सिग्नल के कटे हुए हिस्से के लिए एक प्रशंसनीय प्रतिस्थापन करना है।

जटिल हार्ड-क्लिप किए गए संकेतों को उनकी मूल स्थिति में पुनर्स्थापित नहीं किया जा सकता है क्योंकि क्लिप की गई चोटियों में निहित जानकारी पूरी तरह से खो जाती है। केस-निर्भर सहनशीलता के भीतर सॉफ्ट-क्लिप किए गए संकेतों को उनकी मूल स्थिति में बहाल किया जा सकता है क्योंकि मूल सिग्नल का कोई भी हिस्सा पूरी तरह से खो नहीं जाता है। इस स्थिति में, सूचना हानि की डिग्री क्लिपिंग के कारण होने वाले संपीड़न की डिग्री के समानुपाती होती है। हल्के से क्लिप किए गए बैंडविड्थ-सीमित सिग्नल जो अत्यधिक ओवरसैंपल किए गए हैं उनमें सही मरम्मत की क्षमता है।

कई तरीके क्लिप्ड सिग्नल को आंशिक रूप से पुनर्स्थापित कर सकते हैं। एक बार कटा हुआ हिस्सा ज्ञात हो जाने पर, व्यक्ति आंशिक पुनर्प्राप्ति का प्रयास कर सकता है। ऐसी ही एक विधि ज्ञात नमूनों का प्रक्षेप या बहिर्वेशन है। लगातार अलग-अलग सिग्नल को पुनर्स्थापित करने का प्रयास करने के लिए उन्नत कार्यान्वयन घन splines का उपयोग कर सकते हैं। जबकि ये पुनर्निर्माण केवल मूल का एक अनुमान हैं, व्यक्तिपरक गुणवत्ता में सुधार किया जा सकता है। अन्य विधियों में एक स्टीरियो चैनल से दूसरे में सीधे सिग्नल कॉपी करना सम्मिलित है, क्योंकि ऐसा हो सकता है कि केवल एक चैनल क्लिप किया गया हो।

क्लिपिंग की मरम्मत के लिए अलग-अलग परिणामों और विधियों के कई सॉफ्टवेयर समाधान सम्मिलित हैं: क्रम्पलपॉप क्लिपरिमूवर, मैगिक्स साउंड फोर्ज, आइसोटोप आरएक्स डी-क्लिप, एकॉस्टिका (सॉफ्टवेयर) रेस्टोरेशन सूट, एडोबी ऑडीशन, थिमो स्टीरियो टूल, CEDAR ऑडियो से डिक्लिपिंग समाधान, और  दुस्साहस (ऑडियो संपादक)  प्लगइन्स जैसे क्लिप फिक्स।

कारण
एनालॉग संकेत ऑडियो उपकरण में क्लिपिंग के कई कारण होते हैं:
 * 1) सॉलिड-स्टेट ट्रांसफॉर्मरलेस प्रवर्धक का पीक-टू-पीक आउटपुट बिजली आपूर्ति वोल्टेज द्वारा सीमित है।
 * 2) एक प्रवर्धक में एक विषम आउटपुट स्विंग हो सकता है और क्लिपिंग पहले आउटपुट तरंगफॉर्म के आधे हिस्से पर प्रारंभ हो सकती है।
 * 3) अनियंत्रित रैखिक बिजली आपूर्ति का उपयोग करने वाले ऑडियो प्रवर्धकों में, यदि फ़िल्टर संधारित्र पर्याप्त रूप से बड़ा नहीं है, तो  तरंग वोल्टेज  के कारण क्लिपिंग संभव है जिसमें कुछ एसी लाइन फ्रीक्वेंसी हार्मोनिक्स भी सम्मिलित हैं। एक  स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति  में रिपल वोल्टेज में और  ऑडियो आवृत्ति  के बाहर स्विचिंग फ्रीक्वेंसी अधिक प्रभावी होती है जबकि एक  विनियमित बिजली की आपूर्ति  में रिपल वोल्टेज रिजेक्ट हो जाता है।
 * 4) एक वैक्यूम ट्यूब एक निश्चित समय में सीमित संख्या में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित कर सकती है, जो उसके आकार, तापमान और धातुओं पर निर्भर करता है। उत्पादन में वृद्धि के साथ प्रवर्धन में परिणामी गिरावट के परिणामस्वरूप सॉफ्ट क्लिपिंग होती है।
 * 5) प्रवर्धक उपकरणों में उनके इनपुट की सीमाएँ भी हो सकती हैं, उदाहरण के लिए द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए अत्यधिक बेस करंट या वैक्यूम ट्यूब के लिए अत्यधिक ग्रिड करंट। इन सीमाओं के बाहर संचालन इनपुट सिग्नल को विकृत कर सकता है, यदि यह पर्याप्त उच्च विद्युत प्रतिबाधा स्रोत से आता है, या सुरक्षा के लिए सीमित सर्किट की आवश्यकता वाले प्रवर्धक उपकरण को नुकसान पहुंचाता है; नीचे देखें।
 * 6) एक प्रवर्धक जानबूझकर या नहीं, कई कारणों से अपने वर्तमान आउटपुट, या इनपुट वोल्टेज को सीमित कर सकता है। जानबूझकर सीमित सर्किट सामान्य ऑपरेशन में प्रभाव में आने की उम्मीद नहीं की जाएगी, किन्तु केवल जब आउटपुट लोड विद्युत प्रतिरोध बहुत कम है या इनपुट सिग्नल स्तर असाधारण रूप से उच्च है, उदाहरण के लिए। कतरन के इस रूप का परिणाम वोल्टेज तरंग के लिए एक सपाट शीर्ष नहीं बना सकता है, जबकि वर्तमान तरंग के लिए एक सपाट शीर्ष है।
 * 7) एक ट्रांसफॉर्मर (सामान्यतः ट्यूब उपकरण में चरणों और आउटपुट के बीच उपयोग किया जाता है) क्लिप होगा जब इसका  लौह-चुंबकीय  कोर संतृप्ति (चुंबकीय) बन जाएगा।

जांच
लागू लाभ के लिए समायोजन के साथ आउटपुट सिग्नल के साथ मूल इनपुट सिग्नल की तुलना करके सर्किट में क्लिपिंग का पता लगाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी सर्किट में 10 dB लागू लाभ है, तो इसे 10 dB द्वारा आउटपुट सिग्नल को क्षीण करके और इनपुट सिग्नल से तुलना करके क्लिपिंग के लिए परीक्षण किया जा सकता है। क्लिपिंग पहचान संकेतकों को रोशन करने के लिए दो संकेतों के बीच अंतर का उपयोग किया जा सकता है और क्लिपिंग को प्रबंधित करने के लिए पूर्ववर्ती सर्किट के लाभ को कम करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। क्लिप किए गए संकेतों को अधिकांशतः चौकोर किया जाएगा, जहां फूरियर ट्रांसफॉर्म में तीसरे हार्मोनिक्स प्रासंगिक आउटलेयर हैं। अपेक्षित साइन तरंग के स्थिति में, अजीब हार्मोनिक्स की उपस्थिति अधिकांशतः सुझाव देगी कि सिग्नल को हार्ड क्लिप किया गया है। एक "सॉफ्ट क्लिप" में पठार के दोनों किनारों पर एक घुटना होगा, जो निम्न आवृत्ति स्पेक्ट्रम में कई समान ओवरटोन की उपस्थिति दिखाएगा।

यह भी देखें

 * क्लिपर (इलेक्ट्रॉनिक्स)
 * गतिशील रेंज संपीड़न
 * ट्यूब ध्वनि