Фаза, противофаза и фазовый сдвиг

В этой статье рассмотрим такой важный вопрос, как фаза аудиосигнала.

При упоминании раздела школьной физики о гармонических колебаниях первое, что приходит на ум, — это то, что фаза представляет собой аргумент периодической функции, определяющий амплитуду сигнала в определенный момент времени.

Что нам от этого в музыкальном плане? И где же могут возникнуть проблемы с этой самой фазой?

Представьте, что мы записываем гитару. Звук снимается с комбоусилителя с помощью двух микрофонов. Сигнал из них микшируется, а затем идет в один канал. Как раз суммирование двух сигналов и может привести к возникновению проблем с фазой.

Сигналы в фазе

Наблюдается идеальное повторение сигналов, при котором «пики и впадины» их амплитуд абсолютно синхронны во времени. В таком случае говорят, что сигналы «в фазе». На практике это означает, что будет иметь место усиление сигналами друг друга. И в идеале амплитуда результирующего сигнала будет равна сумме амплитуд каждого сигнала.

Такой расклад не только ничем нам не грозит, а даже наоборот является весьма желанным и полезным в большинстве случаев.

Сигналы в противофазе

На осциллографе заметно, что «пик» первого сигнала совпадает с «впадиной» второго. Из этого несложно сделать вывод, что в результате сложения таких колебаний в идеале получится абсолютный ноль или, иными словами, взаимное подавление обоих сигналов.

Такой расклад ничего хорошего не принесет, поэтому его стоит всячески избегать.

Фазовый сдвиг

Фазовый сдвиг подразумевает запаздывание первого сигнала по времени относительно второго.

При двух гармонических колебаниях одной частоты результатом сдвига фаз будет частичное ослабление сигнала. Степень ослабления результирующего сигнала будет зависеть как раз от этого самого сдвига фаз. В предельном случае на выходе получится абсолютный ноль.

Все эти иллюстрации только отдаленно относятся к практическим реалиям. Звук музыкального инструмента — это ведь отнюдь не одночастотный сигнал. Звук гитары или какого-либо другого инструмента характеризуется довольно большим количеством обертонов.

Поэтому частичный сдвиг фаз может приводить к большему ослаблению одних частот по сравнению с другими, и даже к усилению некоторых из них. Можно легко догадаться, что на все это влияет сдвиг фаз между конкретными гармониками.

К слову сказать, как раз этот принцип усиления одних частот и ослабления других лежит в основе всем известного эффекта – фейзера. Схема включает в себя частотные фильтры, цепи обратной связи и смешивание обработанного и не обработанного сигнала, однако главный принцип заключается именно в сдвиге фаз.

В целом, фазовый фактор может стать причиной многих неприятностей. Хорошо, если при записи используются всего два микрофона. В таком случае можно поэкспериментировать с расстоянием от источника звука до микрофонов, чтобы подобрать такие положения, при которых сигналы от них поступают в фазе. А вот ситуация с использованием например десяти микрофонов уже намного сложнее.

Кстати, многие предусилители для микрофонов оснащены переключателем полярности сигналов. Единственное, что совпадение или несовпадение «пиков» и «впадин» обоих сигналов будет определяться не разностью их фаз, а полярностью. Но поскольку эффект такой же, то для решения проблем с фазой можно применять инвертирование сигналов, которое может принести желаемый результат, и может и нет.

Решить проблему можно и с помощью коррекции фазы уже записанного сигнала в любой программе для звукозаписи, тем более что современная цифровая обработка звука обеспечивает безграничные возможности в этом вопросе.

Заметить фазовое несовпадение сигналов на слух можно по характерной потере яркости звука, его «обеднению». Если вы услышали какие-то разлады со звуком, которые идентичны вышеперечисленным, поэкспериментируйте с фазой.

Фазовые проблемы могут иметь место не только во время снятия звука микрофонами. Например, они могут возникать при включении фейзера в параллельный разрыв на комбике, так как фэйзер сам по себе приводит к сдвижению фазы исходного сигнала и ее дальнейшему смешиванию с необработанным сигналом. К тому же не стоит забывать и о параллельной петле. В результате — прогнозируемое плохое звучание.

_____________________

Автор: Ирина Кипаренко
При копировании материала ссылка на сайт www.master-skills.ru обязательна!