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相位問題和Comb Filtering

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 圖片來源:http://www.fantom-media.com/

 

何謂相位?

 

相位是用來描述多個聲波之間的時間關係,相位的單位為度.我們可以從最單純的正弦波(Sine Wave)來理解.

 

圖片來源:http://www.doctronics.co.uk/

 

如上圖,我們可以看到一個正弦波從起始位置開始這個位置相位可表示為0度,接著四分之一週期波峰處為90度,半週期180度,波谷270度最後360度,這樣一個循環為一個週期.我們可以想像一個500Hz正弦波他震動一個週期的時間為2毫秒,當我們有兩個一模一樣的的500Hz正弦波同時回放的時候,當其中一個正弦波延遲了1毫秒,也就是相位差180度,這時第一個正弦波的波谷剛好對到第二個正弦波的波峰,所以聲音完全抵消,我們不會聽到任何聲音.其它延遲時間也是一樣的道理,如果訊號互相疊加則音量上升,訊號互相抵消則音量降低.這種兩個相同或相似的訊號之間的時間差所造成的效果我們稱之為相位問題.

 

Comb Filtering

 

而實際生活中我們遇到的聲音比正弦波更為複雜,他不是單一頻率的聲音還伴隨很多不同頻率的泛音,我們先將它假設為不同頻率的正弦波的集合.當我們兩個一樣的訊號,我將其中一個訊號延遲0.5毫秒,則會造成1kHz完全抵消(3kHz,5kHz,7kHz亦然)而2kHz則完全增強(4kHz,6kHz,8kHz亦然),這種多個頻率間的複雜關係造成我們兩個相同的訊號因為延遲的關係而產生聲音上明顯的變化,我們稱之為Comb Filtering.隨著延遲時間的增加受影響的頻率會越往低頻移動,當延遲大於25ms(基於不同的聲音有所不同)時我們會將較高的頻率辨認為兩個不同的聲音(及較慢的為較快的延遲聲),所以相位抵消的問題將被限制在低頻.Comb Filtering不只發生在相同的訊號,相似的訊號也會有一樣的情形.

 

Comb Filtering對於錄音混音的影響

 

當我們使用多隻麥克風對於同一個聲源收音的時候就會產生comb filtering.例如,小鼓收音時我們常會使用上下兩隻麥克風,而這樣的收音方式常常會造成兩隻麥克風產生comb filtering因為振動方向剛好相反,並不會完全抵消因為他們不是相同的訊號,但是會有嚴重的comb filtering,我們通常會透過phase invert來倒轉其中一支麥克風的相位,使這樣的情形減小.(phase invert並非延遲聲音而是直接將聲音波峰波谷顛倒,所以聲音出發的時間還是一樣的.)通常phase invert後,我們會發現小鼓的聲音更扎實,多了一些中低頻.

 

又或是電吉他錄音時我們同時使用麥克風收音箱,又使用DI備份了一份clean tone.DI的訊號會比麥克風收到的聲音還要快一些,當我們需要使用DI訊號來重建音色的時候就會和原本麥克風的信號產生comb filtering.

 

當我們使用DAW混音時,有些plugin會造成聲音的延遲,如果我們沒有使用軟體的延遲補償,很有可能就會造成處理過的訊號和原本的訊號產生comb filtering.

 

另外值得注意的是在我們的喇叭回放也存在這樣的問題,一般我們喇叭的設計會有兩個單體,高音和低音單體,而兩個喇叭重疊的頻率如果到達我們耳朵的時間不同也有可能產生comb filtering,當然各大廠商在設計喇叭的時候都會努力將這問題縮減.另外就是當我們左右兩隻喇叭發出同樣的訊號時(也就是mono訊號)我們左右的位置就會影響兩邊喇叭的訊號到達我們耳朵的時間,相對也會產生comb filtering.甚至環境的回聲和原本喇叭的訊號到達我們耳朵的時間本來就不同所造成的comb filtering.這些都會造成我們使用喇叭的時候對聲音誤判,所以適當的acoustic treatment和找到喇叭的sweet spot是非常重要的事.

 

了解相位和comb filtering對聲音的影響可以幫助我們在錄音混音的時候得到更好的聲音,知道他發生的原理,就可以克服他,至於怎樣的聲音對你來說是比較好的,那就是你的選擇了.

 

 

 

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