Soft-Clipping vs Hard-Clipping



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Il Soft-Clipping è un particolare trattamento del suono in cui, i picchi di un segnale, vengono abbassati di livello, mantenendo però le cime dei picchi arrotondati, in modo che non provochino distorsioni apprezzabili. Tuttavia, la stessa modifica dell' inviluppo del segnale, attraverso il soft-clipping, può essere considerata una forma di distorsione del segnale stesso, ma con risultati piacevoli all'ascolto (entro certi limiti). Questo è uno dei modi migliori per aggiungere morbidezza ad un mix nel dominio digitale (o realizzato interamente ITB acronimo di "in the box", cioè utilizzando unicamente il sequencer, plugin e somma finale dei canali in digitale), oltre ad incrementare sensibilmente il valore di RMS.

E' una valida alternativa al suono aspro e duro di certi limiter, alcuni dei quali causano, solitamente, una squadratura dei picchi a livello di saturazione.

Naturalmente, come abbiamo visto nel post precedente, riguardante appunto i limiter, in diversi casi non possiamo fare a meno di utilizzare un "brick wall" alla fine di una catena (anche in mastering, per contenere il picco max entro i -0.1 e i -0.3 dBfs, agiamo attraverso il fader che rappresenta il volume di output massimo e di solito chiamato "ceiling").

Quindi, la combinazione di soft-clipping con un limiter, può essere un modo per ottenere il livello di volume desiderato e allo stesso tempo evitare gran parte dell'asprezza che altrimenti sarebbe prodotta con il solo uso del limiter. E' da notare come, l'uso di un soft-clipping, riduca anche in modo considerevole gli interventi del limiter stesso. La naturalezza del risultato finale dipende anche da questo aspetto.

Veniamo all' Hard-Clipping. Come si può intuire dall'immagine di presentazione del post, il suo intervento è generalmente responsabile della "decapitazione" (un termine forte, ma che fa rendere l'idea!) della parte più alta del segnale. Ciò crea 3 problemi fondamentali:

1) Ci sono delle informazioni sonore perse. Anche se il volume non risulterà inferiore, ogni parte dell'onda al di sopra della soglia (threshold) impostata, verrà semplicemente persa per sempre, come se eseguissimo una moltiplicazione per zero. Si perderanno i dettagli, la profondità e tutte le caratteristiche del suono che avevamo in precedenza. Ciò risulterà ancora più evidente se agissimo ulteriormente sulla soglia di intervento, abbassandola.

2) Nel momento in cui abbassiamo la soglia (o aumentiamo il segnale di input), la squadratura della parte più alta della forma d'onda, genererà molte armoniche, teoricamente fino all'infinito. Naturalmente, in un qualsiasi sistema fisico, analogico o digitale, la quantità di armoniche in un'onda quadra non è mai molto grande, ma le armoniche superiori alla quarta o alla quinta, cesseranno di essere in sintonia con il resto del materiale sonoro. Ciò è dovuto alla natura lineare delle armoniche, che è contraria alla natura logaritmica dell'intonazione musicale.

Questo non è un grosso problema su suoni semplici (come una nota singola di chitarra ad esempio) e può anche suonare piuttosto bene, quasi fosse un'onda quadra semplice (il clarinetto, ad esempio, emette suoni di base molto simili ad un onda quadra!). Ma su materiale più complesso, come più note che suonano contemporaneamente, accordi di triade, ecc..., o su materiale a forte contenuto di basse frequenze, il risultato sonoro sarà pessimo, introducendo intermodulazioni di frequenza (da sottolineare che le note basse hanno armonici più udibili di note alte, dal momento che, le note alte sono più vicini al nostro limite uditivo).

Le eccessive armoniche introdotte dall'azione dell' hard-clipping sul segnale, avranno come risultato, un suono simile al pedalino per chitarra "fuzz", che si andrà a sovrapporre al suono originale, rendendo pertanto incomprensibile il contenuto sonoro stesso.

3) L'hard-clipping su un segnale discreto (come in digitale) crea aliasing, che è fonte di un suono orribile e rappresenta una delle condizioni peggiori, da evitare, lavorando in digitale.

Per la spiegazione di questo fenomeno, è necessario introdurre Il teorema del campionamento di Nyquist-Shannon : Il teorema afferma che, per campionare un segnale senza la perdita di informazione e qualità, è necessario campionarlo con una frequenza almeno doppia o superiore, rispetto alla frequenza della massima componente spettrale del segnale originario (detta anche frequenza di Nyquist).

Vediamo il teorema spiegato visivamente nell'immagine sottostante, che dimostra l'eccessiva approsimazione del campionamento (colore blu).


Source image : https://it.wikipedia.org/wiki/File:Aliasing-plot.png

L' aliasing (termine inglese che in italiano significa letteralmente "scalettatura" o "scalettamento"), rappresenta quindi, un sottocampionamento del segnale analogico nel dominio del tempo. Nel dominio delle frequenze, si ha la produzione di frequenze non proprie del segnale originario (denominate "alias") e, tali frequenze improprie o spurie, contamineranno in modo irreversibile il contenuto sonoro originario, generando distorsioni orribili all'ascolto e compromettendo definitivamente il suono.

Il soft-clipping, va detto, non è la forma più bella di distorsione, aggiungendo al segnale originario solo armoniche di ordine dispari. Queste, generalmente, negli amplificatori ad esempio, superato un certo livello di distorsione rendono il suono non piacevole.

Ma, essendo il passaggio transitorio di questi picchi più rapido e quindi più silenzioso, rispetto alla distorsione hard-clipping, avremo che le armoniche di ordine superiore "danneggeranno" meno il suono.

Con il soft-clipping, conserveremo alcune delle informazioni sopra la soglia, rendendo il suono meno distorto e schiacciato nelle basse frequenze.

Altra nota positiva : il soft-clipping non crea aliasing e, come detto in precedenza per l'hard-clipping, su note singole, può suonare davvero molto bene; infatti, molte persone utilizzano questo tipo di distorsione su alcuni suoni di basso, cassa e più genericamente percussivo, per aumentare il loro contenuto nelle alte frequenze, quasi fosse un exciter.

Riassumendo, il soft-clipping può essere molto valido su materiale audio con contenuti per la maggior parte di carattere percussivo (drums, percussioni, alcuni tipi di basso ma non tutti, chitarre acustiche, mix stereo particolarmente dinamici ed in alcune situazioni di mastering), mentre è preferibile evitarlo nel caso di segnali il cui crest factor è basso, come organo hammond, pad, basso (con note per lo più lunghe).

Un buon esempio hardware di soft-clipping, può essere il DBX 160SL. Un compressore/limiter che presenta due modalità : PeakStop (hard-limiting) e PeakStop Plus (soft-clipping). Particolarmente apprezzato per l'hip hop e dance music.


Source image : http://adn.harmanpro.com/product_attachments/product_attachments/616_1412965821/160SLfront_lg_full_width.jpg

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