看不见的威胁 – 相位 (Phase) 问题

weixin

　　有个关于声音的物理现象，我们可能想都没有想过它会造成什么问题，但它的破坏力的确是不可小觑!

　　什么是相位?

　　我们知道，声音是一种纵波、利用空气传递。传递时会使介质有相对的位移，这就是波的「相位」(Phase)。而所谓相位造成的问题就是：当两个波合成在一起时，彼此的相位会相互迭加或者抵消、因而产生音量上的变化。

　　若我们改用横波的形式来说明，当两个频率相同的波要合成一个波时，有几种情况：

　　  · 两个波在每一点的相位都完全相同，此时合成后的波震幅会大一倍(音量变大)，这种情况称为 In Phase，指彼此的相位完全相符。如下图第一种情况。

　　  · 两个波在每一点的相位完全相反，所以两个波的相位会完全相互抵消、合成后波就消失了 (Mute)，这种情况称为Out of phase，指彼此相位完全相反。如下图第二种情况。


　　  · 最后也是最常见的，则是以上两种情况以外的情况：相位并非完全相同也并非完全相反。此时两个波合成后会部分被抵消(音量变小)，这种情况成为 Partial phase cancellation，指相位不完相同而有部分抵消。如下图第三种情况。

　　图 College of Santa Fe Auditory Theory – Lecture 3

　　为何会有相位问题?

　　相位问题都是起因于波的「合成」，因此当同样当两个以上的讯号相遇时，就会有以上所说的三种情形发生，而我们特别在意的是任何相位不同而造成的抵消。其中有几个常见的原因造成相位不相同：

　　  · 两个声音的源头与某一点的距离不相同导致两讯号有时间差：比如两支监听喇叭与左耳的距离不相等、立体声收音、鼓组录音时，小鼓的声音同时被好几只距离不相同的麦克风收进去;


　　  · Chorus效果、Reverb效果;


　　  · 收音方向相反：当小鼓上下都有麦克风收音时，通常两个麦克风收到的讯号相位会几乎相反;


　　  · 接线的正负极相反、麦克风前级的设定问题：通常是会造成相位完全相反(out of phase)。


　　距离不相同或者Chorus效果的delay通常都在25ms以下，因此受到最多影响的便是低频，他们的波长较长，而25ms以下的delay刚好足以造成相位的差距。在实际的情况中，相位抵消听起来就像是声音变薄了，正因为部分低频被抵消。

　　如何处理相位问题?

　　如果是起因于讯号有时间差，则我们可以在DAW上面，“参考”显示的波型，来进行调整、对准。又或者已经消除时间的差距，讯号的相位还是不相同，我们可以再试试使用Plugin将讯号的相位180度翻转 (Polarity flip)。而市面上也有plugin是专门处理相位问题，在上面可以同时调整时间差与相位翻转。虽然我们不可能让声音完全in phase、也不容易判断是否完全In phase，但可以依据听起来如何来判断是否需要修正相位的问题及如何修正。

　　来源：中国音响网公众号(ID：chinaaudio)，作者：ABNERZHUNG。