Detalles técnicos
El diseño de SnapClip: soft clipping operado en el gráfico y anti-aliasing ADAA
SnapClip se diseñó para acercar el ajuste de un clipper desde «buscarlo a oído y a tientas» a «apuntar con los ojos y rematar con los oídos». Este artículo explica los pilares técnicos de SnapClip: la curva Soft Knee, Snap Adjust, Threshold, el anti-aliasing ADAA y el diseño del mezclado Dry/Wet.
Manipular directamente el inicio de la curvatura
El tirador del gráfico de SnapClip representa el inicio de la curva Soft Knee. Threshold define el nivel de entrada en el que la curva empieza a doblarse y Saturation determina la profundidad del codo: en el gráfico eleva el inicio de la curva en el eje Y. Las coordenadas xy del tirador son (Threshold, Threshold + Saturation).
Esquema conceptual del inicio de la curva Soft Knee.
Las señales por debajo del inicio de la curvatura se elevan linealmente la cantidad de Saturation, por lo que no se generan nuevas distorsiones armónicas.
Solo se añaden armónicos (saturación) a las componentes de pico que superan el Threshold.
Preparación mecánica con Snap Adjust
Al pulsar el botón Snap, Snap Adjust recalcula y ajusta Input Gain, Saturation y Threshold a partir del historial de picos de los últimos 4 segundos y de la cantidad de reducción objetivo. No es IA ni mezcla automática: la preparación se completa matemáticamente desde el historial de entrada.
El nivel de reducción objetivo puede seleccionarse en el menú junto al botón Snap. Si no se especifica, se utiliza el GR objetivo descrito en el preset seleccionado.
Por debajo del Threshold no se añade distorsión
SnapClip está diseñado para evitar cambios tímbricos no deseados y controlar únicamente los picos con precisión. Para señales de entrada por debajo del Threshold, el algoritmo solo eleva la ganancia, sin añadir distorsión ni armónicos.
La figura siguiente muestra el espectrograma de salida cuando se introduce una onda sinusoidal en SnapClip. La fila superior corresponde a amplitudes por debajo del Threshold y la inferior a las que están por encima. En la inferior puede observarse cómo se añaden armónicos a la señal que supera el Threshold.
Entrada: sinusoidal de aprox. 1 kHz (arriba: -24 dBFS; abajo: -6 dBFS)
Parámetros: 16x ADAA / Threshold -12 dB / Saturation +6 dB / Input Gain 0 dB
Reducir el aliasing combinando ADAA y oversampling
El clipping es un proceso no lineal y genera armónicos altos que no estaban presentes en la entrada. Cuando esos armónicos superan la mitad de la frecuencia de muestreo (frecuencia de Nyquist), se pliegan como ruido de aliasing dentro de la banda audible. SnapClip combina oversampling y ADAA (Antiderivative Anti-Aliasing) para reducir este plegamiento de forma eficiente.
Para comprobar el efecto del ADAA en las condiciones más exigentes, hemos configurado el algoritmo de SnapClip como hard clip y medido la respuesta a un sweep sinusoidal.
Entrada: sweep sinusoidal lineal de 0–22 kHz con un pico máximo de 0,0 dBFS
Parámetros: Input Gain +20 dB / Threshold 0 dB / Saturation 0 dB
La columna izquierda muestra el resultado sin ADAA y la derecha con ADAA.
En la columna izquierda los armónicos producidos por el clipping se pliegan en la parte alta del espectrograma y la imagen entera se ve más clara.
En la derecha también queda algo de ruido plegado, pero la imagen general es más oscura y la sinusoidal original junto con sus armónicos destaca con claridad.
En particular, el resultado de 16x oversampling combinado con ADAA se acerca al de 256x oversampling, lo que sugiere una reducción de ruido suficiente.
Benchmark de CPU medido sobre el procesamiento de audio total de SnapClip.
Se procesaron 512 muestras / estéreo varias veces en la misma máquina, tomando el valor más corto.
En el benchmark de CPU, 16x ADAA fue alrededor de un 90 % más rápido que 256x oversampling. Combinando el factor de oversampling con ADAA, el diseño consigue una reducción de ruido de alta calidad dentro de una carga de procesamiento práctica.
Por qué Dry/Wet no adelgaza el sonido
En procesamientos con oversampling, la rama Wet pasa por filtros. Si solo la rama Dry se deja pasar sin filtrar y se mezcla al 50 %, puede aparecer una diferencia de fase entre ambas que provoque cancelaciones tipo filtro de peine. Estas cancelaciones generan, entre otros problemas, oscilaciones tipo silbido en los agudos o un sonido delgado y poco claro.
En SnapClip, la rama Dry también se enruta por la misma vía de oversampling que la rama Wet, lo que reduce la diferencia de fase al mezclar en paralelo.
Comparación de la respuesta en frecuencia cuando la señal Dry se mezcla tal cual y cuando también se enruta por la misma vía de oversampling.
Se envía un impulso de 1 muestra al procesado de oversampling interno de SnapClip y la respuesta de salida se analiza por FFT.
Cuando se mezcla la señal Dry tal cual, en algunas frecuencias se producen cancelaciones de más de 20 dB. En cambio, en el Dry/Wet de SnapClip esa cancelación no se observa, ya que la rama Dry pasa por el mismo procesado.
Resumen
SnapClip es un plugin de clipping que combina un control intuitivo en el gráfico con una preparación eficiente gracias a Snap Adjust.
En el diseño DSP hemos prestado atención a los siguientes puntos y hemos verificado sus efectos mediante mediciones.
- Las señales por debajo del Threshold solo cambian de nivel; el aporte de armónicos se mantiene suficientemente bajo
- Anti-aliasing de alta calidad y baja carga gracias al ADAA
- Supresión de las cancelaciones provocadas por diferencias de ruta al mezclar Dry/Wet