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[声学基础] 看不见的威胁 – 相位 (Phase) 问题

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发表于 2018-9-14 15:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  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。
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  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。

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