常见的音频相位问题及其解决方法

woodman

常见的音频相位问题及其解决方法
在我们来自 Sound Radix 的朋友的这篇有用的文章中，Nir Averbuch  经常被误解的相位问题。Nir 探讨了通常称为“阶段问题”的三种主要类型，并就每种问题的最佳解决方案提供了建议。

极性
取两个相同频率和电平的正弦波，翻转其中一个的极性， 将得到绝对的寂静。这很酷， 当然，我们录制的东西比正弦波复杂得多。

结合麦克风话放或控制台上的极性开关，可有效匹配在 XLR 连接的正极端子，使用 pin 2 的标准建立之前制造的老式麦克风的极性，或者当将两个麦克风从相对侧指向一种发声膜，例如扬声器或军鼓，其中空气压缩和膨胀在膜的每一侧以相反的方向发生。

对于其他用例，翻转麦克风的极性可以抵消一些频率恢复，同时抵消其他频率，这可能弊大于利。但频率取消只是极性的一部分。

时间
给定足够多的不同频率、电平和包络的正弦波，理论上我们可以再现任何声学或合成声音。你可能熟悉基于此概念的加法合成。

  声音是由两个一秒长的振荡正弦波组成的，该正弦波由 110 Hz (A2) 的基频和 220 Hz 的谐波频率组成。 将放置两个指向声源的麦克风 - 第一个指向声源，第二个麦克风距离 1.5 米。



110 Hz 声波的波长约为 3 米（四舍五入）

220 Hz 的波长约为 1.5 米或 110 Hz A2 音符基频长度的 ½

在 20o 摄氏度的干燥空气中，声速为每秒 343 米

声速在所有频率下都相等

以这种速度，我们的声音到达远处麦克风所需的时间约为 5 毫秒


当我们的声波到达第二个麦克风时，我们的 110 Hz 基本频率刚刚完成其周期的一半，而我们的 220 Hz 谐波完成了 1 个周期。

假设我们在将两个麦克风的电平相加时很好地匹配了它们，基本频消失，得到 220 Hz 的谐波将是原来的两倍。

图1

对于这种情况，翻转相位极性会恢复 基频，但会使 220 Hz 消失。


图 2
我们选择的任何距离都会导致一种增强某些频率并减弱其他频率的模式，这种距离之间干扰被称为梳状滤波。

除了频率抵消，麦克风之间延迟的另一个副作用是瞬态拖尾。

这就像一台色彩错位的电影放映机。当一个人创造性地追求它时，它可能是一个很好的效果，但如果你想体验原始电影的真实色彩和深度，你想避免这种效果。

因此，真正解决此问题的最佳解决方案是补偿麦克风之间的延迟并及时对齐它们。这可以通过测量麦克风之间的延迟并手动应用校正或使用诸如 Auto-Align® 之类的插件来完成，它能够自动采样准确地检测和补偿麦克风之间的延迟和相位极性。

然而，在电影布景拍摄的情况下，悬臂式麦克风和演员的领夹式麦克风之间的距离不断变化，这将需要一个解决方案，一个能够连续测量和自适应应用采样精确的延迟校正，透明地压缩和扩展时间。输入 Auto-Align®  。

但梳状滤波器效应还没有结束。

相移
相移也可以描述为给定频率的正延迟或负延迟。四分之一频率周期的正延迟可以表示为 90o 相移。

我为什么要告诉你这个？因为电子滤波器（例如麦克风或前置放大器上的高通滤波器）本质上会导致相移，并在整个频率范围内产生不同程度的相移。

如果我们只有一个话筒启用了 HPF，或者滤波器设置在不同的频率或由不同的设计制成，即使我们对话筒进行了时间对齐，我们也会发现它们的频谱相位相关性不匹配。

带上相位旋转器
相位旋转器是使用全通滤波器构建的电路，这意味着它不会改变频率水平，而是改变它们之间的相位关系。它就像一个 EQ，尽管没有频率平衡效果。

图 3 显示了录音频率的不同相位，而图 4 显示了校正后的相位。


图 3


图 4


必要时结合使用所有三种工具，极性匹配、时间对齐和相位旋转，加可以实现最强大和最生动的录音效果。