El recorte es una forma de distorsión de la forma de onda que ocurre cuando un amplificador está saturado e intenta entregar un voltaje o corriente de salida más allá de su capacidad máxima. Hacer que un amplificador se recorte puede causar que su potencia de salida exceda su potencia nominal .
En el dominio de la frecuencia , el recorte produce fuertes armónicos en el rango de alta frecuencia (a medida que la forma de onda recortada se acerca a una onda cuadrada ). La ponderación adicional de alta frecuencia de la señal podría hacer que el daño al tweeter sea más probable que si la señal no estuviera recortada.
En la mayoría de los casos, la distorsión asociada con el recorte no es deseada y es visible en un osciloscopio incluso si es inaudible. [1] Sin embargo, el recorte se utiliza a menudo en la música para lograr efectos artísticos, particularmente en géneros donde predomina la guitarra como el blues, el rock y el metal.
Cuando se presiona a un amplificador para crear una señal con más potencia de la que su fuente de alimentación puede producir, amplificará la señal solo hasta su capacidad máxima, momento en el cual la señal ya no podrá amplificarse más. Como la señal simplemente "corta" o "recorta" a la capacidad máxima del amplificador, se dice que la señal está "recortada". La señal adicional que está más allá de la capacidad del amplificador simplemente se corta, lo que da como resultado una onda sinusoidal que se convierte en una forma de onda distorsionada del tipo de onda cuadrada .
Los amplificadores tienen límites de voltaje, corriente y térmicos. Es posible que se produzcan recortes debido a limitaciones en la fuente de alimentación o en la etapa de salida. Algunos amplificadores pueden entregar potencia máxima sin saturación durante períodos cortos antes de que se agote la energía almacenada en la fuente de alimentación o el amplificador comience a sobrecalentarse.
Muchos guitarristas eléctricos sobrecargan intencionalmente sus amplificadores (o insertan una "caja de fuzz") para provocar saturación y obtener el sonido deseado (consulte distorsión de guitarra ).
Algunos audiófilos creen que el comportamiento de recorte de las válvulas de vacío con poca o ninguna retroalimentación negativa es superior al de los transistores , en el sentido de que los tubos de vacío se recortan más gradualmente que los transistores (es decir, recorte suave y, en su mayoría, armónicos uniformes), lo que resulta en una distorsión armónica que generalmente es menos objetable.
En un amplificador transistorizado con recorte fuerte, la ganancia del transistor se reducirá (lo que provocará una distorsión no lineal) a medida que aumenta la corriente de salida y el voltaje a través del transistor se reduce cerca del voltaje de saturación (para transistores bipolares ), y por lo tanto "potencia total". "A los efectos de medir la distorsión en los amplificadores, generalmente se toma como un pequeño porcentaje por debajo del recorte.
Debido a que la forma de onda recortada tiene más área debajo que la forma de onda más pequeña no recortada, el amplificador produce más potencia que su salida nominal ( onda sinusoidal ) cuando está recortada. Esta potencia extra puede dañar el altavoz . Podría causar daños a la fuente de alimentación del amplificador o simplemente quemar un fusible .
La energía adicional de alta frecuencia en los armónicos generada por un amplificador que funciona con saturación puede dañar el tweeter de un altavoz conectado por sobrecalentamiento. [2] [3]
El recorte puede ocurrir dentro de un sistema ya que el procesamiento (por ejemplo, un filtro de paso total ) puede cambiar la relación de fase entre los componentes espectrales de una señal de tal manera que se creen salidas de pico excesivas. Los picos excesivos pueden verse recortados aunque el sistema pueda reproducir cualquier señal de onda sinusoidal simple del mismo nivel sin recortes.
Los guitarristas eléctricos sobrecargan frecuente e intencionalmente sus amplificadores de guitarra para provocar recortes y otras distorsiones con el fin de obtener el sonido deseado.
En el procesamiento de señales digitales , el recorte ocurre cuando la señal está restringida por el rango de una representación elegida. Por ejemplo, en un sistema que utiliza enteros con signo de 16 bits , 32767 es el valor positivo más grande que se puede representar. Si, durante el procesamiento, la amplitud de la señal se duplica, los valores de muestra de, por ejemplo, 32000 deberían convertirse en 64000, pero en su lugar causan un desbordamiento de enteros y una saturación al máximo, 32767. El recorte es preferible a la alternativa en los sistemas digitales: envoltura —lo que ocurre si se permite que el procesador digital se desborde, ignorando los bits más significativos de la magnitud y, a veces, incluso el signo del valor de la muestra, lo que resulta en una gran distorsión de la señal.
La forma más sencilla de evitar la saturación es reducir el nivel de la señal. Alternativamente, el sistema se puede mejorar para admitir un nivel de señal más alto sin saturación. Algunos audiófilos utilizarán amplificadores clasificados para salidas de potencia superiores al doble de las clasificaciones del altavoz. Se puede utilizar un limitador para bajar dinámicamente los niveles de las partes altas de una señal (por ejemplo, bajo y caja ).
Muchos diseñadores de amplificadores han incorporado circuitos para evitar la saturación. Los circuitos más simples actúan como un limitador rápido, que se activa aproximadamente un decibelio antes del punto de recorte. Desde la década de 1980 se utiliza un circuito más complejo, llamado "soft-clip", para limitar la señal en la etapa de entrada. La función de clip suave comienza a activarse antes del recorte, por ejemplo, comenzando a 10 dB por debajo de la potencia de salida máxima. La forma de onda de salida conserva una característica redondeada incluso en presencia de una señal de entrada sobrecargada de hasta 10 dB por encima del máximo especificado. [4] [5]
Es preferible evitar el recorte, pero si una grabación se ha recortado y no se puede volver a grabar, la reparación es una opción. El objetivo de la reparación es crear un reemplazo plausible para la parte recortada de la señal.
Las señales complejas recortadas no se pueden restaurar a su estado original porque la información contenida en los picos recortados se pierde por completo. Las señales recortadas suavemente se pueden restaurar a su estado original dentro de una tolerancia que depende del caso porque ninguna parte de la señal original se pierde por completo. En este caso, el grado de pérdida de información es proporcional al grado de compresión provocado por el recorte. Las señales ligeramente recortadas con ancho de banda limitado y muy sobremuestreadas tienen el potencial de una reparación perfecta. [6]
Varios métodos pueden restaurar parcialmente una señal recortada. Una vez conocida la parte recortada, se puede intentar una recuperación parcial. Uno de esos métodos es la interpolación o extrapolación de muestras conocidas. Las implementaciones avanzadas pueden utilizar splines cúbicos para intentar restaurar una señal continuamente diferenciable . Si bien estas reconstrucciones son sólo una aproximación del original, la calidad subjetiva puede mejorarse. Otros métodos incluyen copiar la señal directamente de un canal estéreo a otro, ya que puede darse el caso de que solo se recorte un canal.
Existen varias soluciones de software con diferentes resultados y métodos para reparar el recorte: CrumplePop ClipRemover, MAGIX Sound Forge , iZotope RX De-Clip, Acon Digital Restoration Suite, [7] Adobe Audition , Thimeo Stereo Tool, soluciones de desclipeado de CEDAR Audio, [8] y complementos de Audacity como Clip Fix.
En los equipos de audio analógicos , existen varias causas de saturación:
La saturación en un circuito se puede detectar comparando la señal de entrada original con una señal de salida con ajuste de ganancia aplicada. Por ejemplo, si un circuito tiene 10 dB de ganancia aplicada, se puede probar la saturación atenuando la señal de salida en 10 dB y comparándola con la señal de entrada. La diferencia entre las dos señales se puede utilizar para iluminar los indicadores de detección de recorte y se puede utilizar para disminuir la ganancia de un circuito anterior para gestionar el recorte. [9]
Las señales recortadas a menudo se cuadrarán, donde los terceros armónicos son valores atípicos contextuales en una transformada de Fourier. En el caso de una onda sinusoidal esperada, la presencia de armónicos impares a menudo sugerirá que la señal ha sido fuertemente recortada. Un “clip suave” tendrá un codo a ambos lados de la meseta, lo que mostrará la presencia de varios sobretonos pares en el espectro de frecuencias más bajas.