Czym jest Clipguard 2.0? Jak firma Elgato zapobiega przesterowaniu dźwięku

Jesteś w połowie transmisji i wszystko brzmi świetnie. Nagle śmiejesz się z wiadomości na czacie lub darowizny, poziom dźwięku gwałtownie wzrasta, a Twoja publiczność słyszy tylko zakłócenia. Ta chwila przepadła, podobnie jak czysty dźwięk. Żadna edycja ani obróbka nie przywróci jej.

Clipguard 2.0 to jedna z kilku funkcji obsługiwanych przez procesor Wave FX wbudowany w urządzenia Elgato Wave. Jego zadanie jest konkretne: zapobiegać przesterowaniu na poziomie sprzętowym, zanim do niego dojdzie, dzięki czemu dźwięk pozostaje czysty, nawet jeśli głos nie jest idealny.

Clipping występuje, gdy sygnał audio przekracza maksymalny poziom, jaki może uchwycić mikrofon lub interfejs audio. Zamiast nagrywać pełny kształt fali dźwiękowej, szczyty są wycinane, co powoduje ostry, chrupiący efekt zniekształcenia.

To coś innego niż po prostu zbyt głośny dźwięk. Głośność można ściszyć. Przecięcie powoduje trwałe uszkodzenie samej fali dźwiękowej, a gdy dojdzie do niego podczas nagrywania lub transmisji na żywo, nie ma sposobu, żeby to naprawić.

Większość interfejsów audio wykorzystuje pojedynczy przetwornik analogowo-cyfrowy w połączeniu z ręcznym pokrętłem wzmocnienia. Wzmocnienie ustawia się tak, aby odpowiadało normalnemu poziomowi głosu, a przetwornik rejestruje wszystko przy tej jednej czułości.

Problem polega na tym, że ustawienie wzmocnienia jest kompromisem. Jeśli ustawisz je zbyt nisko, Twój głos będzie brzmiał cienko lub będzie słychać szumy. Jeśli ustawisz je tak, aby brzmiało najlepiej, nagły głośny dźwięk może przekroczyć możliwości konwertera. W takim przypadku sygnał ulegnie przesterowaniu w momencie konwersji, zanim jakikolwiek limiter lub efekt oprogramowania zdąży zareagować.

Dlatego właśnie przycinanie ma miejsce zazwyczaj w najważniejszych momentach: podczas silnej reakcji, nieoczekiwanego śmiechu lub gdy gość mówi więcej niż się spodziewano.

Clipguard 2.0 to połączenie trzech technologii: ułożonych w stos przetworników analogowo-cyfrowych, 32-bitowego przetwarzania zmiennoprzecinkowego i cyfrowych limiterów. Każda z nich obsługuje inny etap sygnału, a razem tworzą warstwową ochronę, która praktycznie uniemożliwia wystąpienie przesterowania.

Zamiast polegać na jednym konwerterze o jednym poziomie wzmocnienia, Clipguard 2.0 wykorzystuje trzy konwertery analogowo-cyfrowe działające jednocześnie, z których każdy ma ustawioną inną czułość. Pierwszy konwerter ma ustawione niskie wzmocnienie i obsługuje głośne szczyty bez zniekształceń. Drugi działa przy średnim wzmocnieniu, obsługując codzienne poziomy rozmowy. Trzeci ma ustawione wysokie wzmocnienie i wychwytuje ciche szczegóły przy minimalnym poziomie szumu.

Wszystkie trzy konwertery przechwytują ten sam sygnał w tym samym czasie. W dowolnym momencie co najmniej jeden z nich przechwytuje sygnał w sposób czysty. Ich sygnały wyjściowe są łączone w jeden sygnał wewnątrz urządzenia, o całkowitym zakresie dynamicznym wynoszącym 135 dB.

Połączony sygnał wyjściowy to 32-bitowy sygnał zmiennoprzecinkowy, format audio z tak dużym headroomem, że praktycznie niemożliwe jest jego przesterowanie podczas przetwarzania wewnętrznego. To właśnie sprawia, że architektura jest „nieprzesterowalna”. Niezależnie od tego, czy jest to szept, czy krzyk, połączony wynik zachowuje wszystkie szczegóły oryginalnego dźwięku. Każdy etap przetwarzania wewnątrz urządzenia, od regulacji wzmocnienia, przez efekty DSP, po miksowanie, działa na tym sygnale o wysokim headroomie, zanim dotrze on do wyjścia.

Nawet przy zastosowaniu ułożonych w stos przetworników analogowo-cyfrowych i 32-bitowej rezerwy mocy sygnał musi ostatecznie opuścić urządzenie jako standardowy strumień audio 24-bitowy. W tym miejscu do akcji wkraczają cyfrowe ograniczniki.

Pierwszy limiter znajduje się tuż za stopniem wzmocnienia. Jest to podstawowe zabezpieczenie Clipguard. Jeśli głos nagle się podwyższy, wzmocnienie zostanie dynamicznie zmniejszone i powróci do normy po ustabilizowaniu się poziomu. Dzieje się to zanim sygnał dotrze do efektów DSP i miksowania, zapobiegając problemom u źródła.

Drugi limiter znajduje się dalej w łańcuchu, po przetwarzaniu DSP i miksowaniu. Jego zadaniem jest wychwytywanie wszelkich szczytów, które mogły zostać wprowadzone przez efekty lub poziomy miksowania, zanim sygnał zostanie przekonwertowany na 24 bity i wysłany do słuchawek, strumienia lub nagrania. Razem te dwa etapy chronią dźwięk od wejścia do wyjścia.

Teraz, gdy już wiesz, jak to działa, zobacz, co się stanie, gdy spróbujemy to zepsuć. Poddaliśmy Clipguard 2.0 ekstremalnym scenariuszom, poziomom, z którymi żaden mikrofon nie powinien mieć do czynienia. Nawet wtedy nie doszło do przesterowania.

Jeśli korzystałeś z oryginalnego Wave:3, Wave XLR lub XLR Dock, być może znasz już Clipguard 1.0. Koncepcja była taka sama: ochrona dźwięku przed przesterowaniem, aby nigdy nie stracić ani chwili. Technologia, która za tym stoi, jest jednak zasadniczo inna.

Clipguard 1.0 wykorzystywał pojedyncze zabezpieczenie. Druga ścieżka audio biegła równolegle do sygnału głównego przy niższym poziomie wzmocnienia. Jeśli sygnał główny miał ulec przesterowaniu, urządzenie inteligentnie przełączało się na sygnał pomocniczy, aby uniknąć zniekształceń. Rozwiązanie to sprawdzało się dobrze w przypadku umiarkowanych skoków głośności, ale opierało się na pojedynczej ścieżce zapasowej ze stałym przesunięciem wzmocnienia.

Clipguard 2.0 całkowicie zastępuje to podejście wielowarstwową architekturą. Zamiast jednej ścieżki zapasowej, wiele przetworników ADC przechwytuje sygnał jednocześnie przy różnych czułościach, zasilając 32-bitowy sygnał zmiennoprzecinkowy o zakresie dynamicznym 135 dB. Cyfrowe ograniczniki zarządzają następnie szczytami w dwóch punktach łańcucha sygnałowego, zanim dźwięk opuści urządzenie.

Różnica w praktyce: Clipguard 1.0 wykrywał przesterowanie tuż przed jego wystąpieniem. Clipguard 2.0 zapobiega powstawaniu warunków, które powodują przesterowanie.

Ponieważ Clipguard 2.0 rejestruje pełny zakres sygnału wejściowego od samego początku, nie ma pokrętła analogowego wzmocnienia, które użytkownik mógłby nieprawidłowo ustawić.

Wzmocnienie jest kontrolowane całkowicie w domenie cyfrowej za pomocą Wave Link 3.0. Regulujesz czysty sygnał 32-bitowy typu float, zamiast wzmacniać delikatny sygnał analogowy. Oznacza to, że możesz ustawić wzmocnienie tak, aby uzyskać czystość i wyrazistość, dokładnie tam, gdzie Twój głos brzmi najlepiej, bez ryzyka zniekształceń w przypadku wystąpienia nieoczekiwanych sytuacji.

W Wave Link 3.0 funkcję Clipguard można włączyć lub wyłączyć na stronie ustawień sprzętu dla urządzeń z przetwarzaniem Wave FX.

Po włączeniu oba ograniczniki są aktywne, zapewniając czysty sygnał od wejścia do wyjścia. Po wyłączeniu ogranicznik wejściowy jest pomijany. Stopień wyjściowy nadal zapewnia pewną ochronę, ale tracisz podstawowe zabezpieczenie przed przesterowaniem u źródła.

Jeśli nie masz konkretnego powodu, aby wyłączyć tę funkcję, pozostaw Clipguard włączony. Nie ma ona wpływu na dźwięk ani nie obniża jakości audio. Działa tylko wtedy, gdy jest to konieczne.

Clipguard 2.0 jest dostępny na następujących urządzeniach Wave:

• Wave:3 MK.2 — mikrofon pojemnościowy USB z wbudowanym procesorem DSP
• Wave XLR MK.2 — Jednokanałowy interfejs audio XLR
• Wave XLR Pro — dwukanałowa matryca audio XLR
• Stacja dokująca XLR dla Stream Deck + MK.2 — stacja dokująca audio XLR dla Stream Deck +

Clipguard 1.0 pozostaje dostępny w oryginalnych wersjach Wave:3, Wave XLR i XLR Dock dla Stream Deck +.

Aby dowiedzieć się więcej o Wave Link i jego działaniu z tymi urządzeniami, zapoznaj się z naszym przeglądem oprogramowania Wave Link 3.0.

Następnym razem, gdy będziesz się nieco zbyt głośno śmiać z wiadomości na czacie, Twój dźwięk pozostanie czysty. Ustaw wzmocnienie raz w Wave Link, pozostaw włączoną funkcję Clipguard i skup się na treści.

Aby zapoznać się z pełnym zestawieniem, sprawdź nasz przegląd Wave FX.