要旨
对相位最好的理解是:包含着相同信息的多个信号之间的时间关系。当对包含相同声源的两个音频信号(例如多个对爵士鼓进行拾音的麦克风或者吉他的DI和吉他音箱信号)混叠时,如果它们彼此的相位不同,则可能发生相位抵消,从而导致某些频率的信号丢失,甚至是整个信号的丢失。
“同相”与“反相”
相位以度作为单位。例如,对于正弦波来说,0°就代表着波的起点。第一个波峰为90°,波形在180°时会变为负值,并在360°处完成一个完整的周期。当两个相同频率的正弦波在同一时间振荡时,它们被认为是同相的。当对它们进行合成时波的强度会加倍。
如果其中一个波在另一个波开始半个周期之后才开始,那门它们就是反相的,它们的相位差是180°。对它们进行叠加时,波峰就会相互抵消。如果两个波的相位差大于或者小于180°,在对它们进行叠加时仅会对某些频率产生影响,通常会导致梳状滤波 – 波在某些频率上相互抵消,整个波的波形看起来会像是一把梳子。超过360°的相位差不会造成相互抵消的效果,在技术上会被当成延迟来处理。
在现实世界中
上面这个例子的假设条件是:两个波的频率完全相同且都拥有理想的波形,而且它们是在虚拟的理想环境中进行叠加,所以是涉及不到其他变量的。这么做是为了说明相位的基本概念,但是在实际生活当中,事情会变得复杂得多。如果我们切换到一个新的音符,相位差就会被改变,至于是会变好还是会变差取决于它们的频率。
除非是在计算机里,否则我们在生活中是接触不到完美的波形的 – 因为总会有泛音,失真和一些其他的因素存在。这会使波之间的相互作用变得极其复杂和混乱。
这就意味着当您要使用多个麦克风对同一个音源进行拾音时必须加倍的小心。如果两个麦克风之间的距离足够的近或者足够的远,就不会有什么问题。但是如果它们之间的距离既不够近又不够远,声波到达其中一个麦克风的时间将比到达另一个麦克风的时间晚上几毫秒,这两个麦克风的信号就会是反相的。
所造成的结果是:有些音符听起来可能还行,但是有些则会受到梳状滤波的影响 – 最后声音将会变得非常混乱,听起来不但很薄而且毫无生气 – 有些反相的波在叠加时甚至会完全相互抵消。在混合DI和麦克风信号时也是如此 – DI的电子信号几乎是瞬间传播的,而麦克风则是稍晚捕捉传播较慢的声波。
另一种可能导致相位问题的情况是:使用两个麦克风分别捕捉沿着相反方向进行传播的声波。例如,如果我们将一个麦克风放置在鼓的上部,将另一个麦克风放置在鼓的下部,当上鼓面受到鼓槌的击打时,空气首先会向下方移动,这时顶部麦克风处会产生负压,而底部的麦克风处会产生正压。当鼓共鸣时,空气柱会向相反的方向运动,但是这两个麦克风所捕捉的信号的极性总是相反的。
如何避免相位问题
首先,您无需对相位的问题过于恐慌,如果您的声音听起来没什么问题,很可能相位上就没事。能够让您完全避免相位问题的最简单的方法是:只使用一个麦克风进行拾音。
当您使用多个麦克风时,请让它们的位置尽量靠近,或者是让这些麦克风与声源的距离完全相同,这样做能确保声波能够同时传播到这些麦克风,相位也就会保持相同。当然,这样做的限制性很高,但幸运的是,这不是我们唯一能使用的方法。
另一种方法就是:遵循3:1规则,也就是麦克风之间的最小距离应该是它们和音源之间距离的三倍。根据具体情况的不同,会有一些差别。
对于单个乐器,如小提琴,您可以将一个麦克风放在小提琴的附近,将另一个麦克风放置在三倍远的地方。这样,便可以有效避免两个麦克风的信号之间的相位问题,可以安全地对它们进行混音,形成丰富而饱满的声音。当使用麦克风对多个音源进行拾音时(如爵士鼓组),保持每个麦克风之间的距离是麦克风和它所录制的鼓之间的距离的三倍,这样也可以避免相位问题。
实用性和创造性的用法
相位差是个令人担忧的问题,但是,它也可以成为对我们有用的解决问题的工具。在许多的DI盒,前置放大器还有DAW上都有反转相位的功能,它能够翻转信号的极性,使正峰值变为负的(反之亦然)。如果在混音,DI还有放大器中发现了问题,这种相位转换能够帮助您解决大量的麻烦。
我们也可以创造性地利用相位差,其中最著名的例子是,吉他效果踏板中的相位效果器。相位效果器会为输入信号创建一个副本,然后以设定的速度对该副本信号的相位进行sweep,然后在输出端将两个信号进行混合。随着相位关系和频率消除上的不断变化,会带来重复不断的“嗖嗖”声。