数字音频基础知识:相位问题

音频怪物

数字音频基础知识:相位问题
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如果你关注这个话题有足够长时间的话，你会在在线论坛和杂志的读者来信中看到这方面激烈的争论。一方声称，现在已经证明过了人们无法听到音乐中相位错误而产生的影响，而另一方则坚决站在了与之观点相反的一方。

关于相位的许多混淆实际上源于这个问题的几个方面。在这个主题上的狭隘争论很像盲人摸象的故事——一方认为这个动物摸起来像蛇，而另一方坚持认为它更像一堵墙。从他们的知识范围来看，双方可能都是对的，但因为他们对这个课题的理解有限，所以同样也都是错的。

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5 y' [* z2 Z, y& `: {: w  u什么是相位？

相位是一个频域上的时间延迟。如果一个声音波形（例如音乐）中的所有频率在通过某个设备时都被延迟了相同的量，我们就称那个设备为“线性相位”的。数字延迟具有这种特性，因为它只是将整个声音作为一个整体进行延迟，而不会改变频率之间的相互关系。只要这种延迟是恒定的，并且我们没有其他的信号作为参考，人耳对这种相位变化或延迟是不敏感的。例如，CD播放器的音频由于处理而总是会有一定的延迟，但这并不会影响我们享受音乐。
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$ R* B9 f) s- z+ P, S相关相位
那么，即使相位是线性的（简单地说就是一个总体延迟），如果我们有一个参照物，我们也可以轻易地检测到相位差异。例如，你的立体声扬声器系统中离其中一个音响更近一些；即使你使用立体声平衡控制来平衡两个扬声器之间的相对响度，它听起来也不会像你处于它们之间等距离那样的效果。

5 t! m- L2 }' T0 X2 S当我们拥有一个更直接的参照物用来进行比较时，能够更明显。例如，当你用经过延迟的音乐将其与未延迟的版本混合时，很容易听到效果：短的延迟会导致两个信号之间出现频域上的一些抵消，而较长的延迟则会导致明显的回声。

如果你将你的其中一个立体声扬声器反向连接，即反转信号，你会得到许多谐波成分之间的相位抵消，因为它们在空气中被抵消了。这在单声道输入和低频的部分尤为明显，因为这种情况下，扬声器之间因为距离产生的影响较小。

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普遍情况
在解决了线性相位的问题之后，让我们来看看相位作为频域延迟的更普遍的情况。

3 q4 M/ D2 }+ G, r我们是否有可能听出音乐信号和信号相同但相位改变的信号之间的区别呢？
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首先，我应该指出，在现实世界中，相位的误差通常是恒定的，并且影响的是一组频率，通常是按递进的量进行影响。所谓“恒定”，我是指相位的误差不会像相位移位（Phase Shifter）设备设计用来产生的效果那样来回移动。所谓“一组频率”，我是指通常被移动的信号频率不是一个单一的信号频率，同时这些频率也存在相关性。相位移动通常会“模糊”掉音乐频谱的某些区域。

+ Q* ~2 l& R% S1 p* h9 f  Q( h5 l回到这个问题：我们是否可能听出音频信号与相位改变后的同一个信号之间的差异呢？答案是……不能……但最终一定能。
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9 g3 C3 c$ w6 R# S不能的原因：人耳对于静态波形中恒定的相关相位变化是不敏感的。例如，你不能听出一个稳定的锯齿波（包含所有谐波频率）与一个包含相同谐波内容，但各谐波的相位被以不同（但恒定）量延迟的波形之间的差异。在示波器上，第二个波形看起来不像锯齿波，但你无法听出差异。无论你对相位移位做得多么离谱，这一点都是成立的。

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能的原因：动态变化的波形则是另一回事。特别是音乐的瞬态声音（如拨弦、敲击、轻触）可能会因相位移位而受到严重破坏，这个结果不仅合理，而且很容易被证明（至少在人为产生的条件下）。一个瞬态的声音是由许多短时长的频率组合而成，相位偏移模糊了它们之间的时间关系，从而就会把一个“咔嚓”声变成了一个“噗嗤”声。

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, U% P$ N" e- Y1 c8 p8 z. v因为音乐是一个动态波形，答案一定是肯定的——相位偏移一定可以影响声音。第二部分是“影响到什么程度？”这当然是一个更难回答的问题。这取决于相位误差的程度、它所占据的频谱区域，以及音乐本身。显然，我们在一定程度上是可以容忍相位偏移的。所有形式的模拟均衡（例如在调音台上）都会带来明显的相位偏移。然而，最明智的做法可能是尽可能地减小相位偏移。

Auto-tune

支持。。。

Prado

" b" ^, u8 C+ p  p) q$ B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：
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+ f- ?3 Y8 a9 K+ v  y. T# W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；

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7 n3 M8 i+ P8 H# e0 CChorus效果、Reverb效果；
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, \4 x0 R) k! i2 l9 T0 \+ [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；


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5 x8 \3 d9 t! @& a0 A+ N. V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)。

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- p4 o. z* L3 X) t/ X. U' [2 m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。

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:handshake向黄老师表示我最真诚的谢意！谢谢！！！:handshake

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% z  f% p9 ]7 D$ q5 W) ` 不错，辛苦了。:victory: