Не все звуковые волны созданы одинаковыми - даже два одинаковых сигнала будут иметь небольшие различия в громкости и тоне. Однако некоторые звуковые волны идентичны (или почти идентичны), и когда они накладываются друг на друга, может возникнуть аудиофазировка. Но что такое фазировка звука?

Звуковая фаза - это одно из тех явлений, в которых сложно разобраться. Однако если вы разберетесь с ней, то сможете вывести свои работы на совершенно новый уровень. В этой статье мы рассмотрим основы аудиофазы, почему она имеет значение и как решать проблемы с фазой в ваших продуктах.

Что такое "фаза" в аудио?

Фаза звука указывает на момент времени в пределах данной звуковой волны. Звуковые волны состоят из трех основных компонентов: амплитуды, длины волны и частоты:

Амплитуда означает громкость волны в определенный момент времени; для идеально симметричной и повторяющейся звуковой волны (как синусоидальная волна, показанная выше) длина волны измеряет расстояние между двумя равными амплитудами вдоль цикла; а частота (она же "высота тона") - это количество раз в секунду, которое звуковая волна повторяется вдоль этого цикла.

Фаза звуковой волны указывает нам, где именно в этом цикле мы находимся. В аудиопроизводстве важна связь между двумя или более волновыми формами; абсолютная фаза отдельной звуковой волны не имеет особого значения по причинам, которые мы обсудим далее.

Почему важна фазировка?

Микширование звука - это объединение разных, но целостных элементов, чтобы каждый компонент был слышен так, как задумано исполнителем, продюсером и инженером. Таким образом, вы будете жонглировать бесчисленными звуковыми волнами, которые различаются по частоте, амплитуде, гармоническим обертонам и многим другим параметрам.

При этом некоторые волны будут входить и выходить из фазы друг друга в разные моменты времени. Когда два сигнала находятся в фазе друг с другом, их амплитуды (т. е. пики и впадины) совпадают. Понимание фазы имеет решающее значение для оптимизации микширования. Проблемы с фазой лежат в основе многих проблем при микшировании и оказывают серьезное влияние на общее звучание.

Когда волны сталкиваются

Чтобы упростить ситуацию, представьте себе две идеально симметричные и повторяющиеся синусоиды - одну в левом канале, другую в правом. Когда обе половины идеально выровнены, их амплитуды одинаковы во времени, а значит, вы услышите один и тот же звук с обеих сторон.

Соедините эти каналы вместе и воспроизведите их одновременно, и вы получите так называемую "конструктивную интерференцию", потому что сочетание синфазных волн удваивает амплитуду результирующей. И наоборот, если бы эти каналы были абсолютно "не в фазе" (то есть наименьшая амплитуда волны одного канала приходится на момент наибольшей громкости волны другого канала), их пики и впадины отменяли бы друг друга. Это называется "деструктивной интерференцией" или "фазовой аннулированием".

Как работает фаза в аудио на практике

Описанный выше сценарий не так часто встречается в реальном мире, поскольку эти идеальные, фундаментальные звуковые волны не являются тем, с чем вы работаете, но теория все равно применима. Независимо от того, записываете ли вы один инструмент или несколько инструментов с любым количеством микрофонов, фазировка будет фактором, который не стоит игнорировать.

Взаимодействие фаз также проявляется при наложении сэмплов на акустические барабаны, использовании разных плагинов на похожих треках, параллельной обработке и т. д.

Проще говоря, фаза звука является фактором при объединении двух или более сигналов - чем более связаны эти сигналы, тем более значимой становится фаза.

Если вы записываете инструмент с помощью двух отдельных микрофонов (стереозапись), то входящие основные частоты (т. е. воспроизводимые ноты) будут одинаковыми в каждом канале.

Однако, поскольку каждый микрофон находится в уникальном пространственном положении, различные обертоны будут попадать в каждый микрофон в разное время. В результате звуковые волны каждого канала будут похожи в некоторых отношениях, но будут отличаться в других.

Различные частоты могут быть усилены, ослаблены или практически сведены на нет в зависимости от фазовых соотношений между двумя каналами. Как вы можете себе представить, добавление еще одного или нескольких микрофонов еще больше усложняет ситуацию, увеличивая вероятность возникновения фазовых проблем.

А если два микрофона направлены в противоположные стороны друг от друга, то фаза одного из них должна быть изменена на противоположную, чтобы бороться с подавлением звука (т.е. тишиной).

Дилемма барабана

Когда дело доходит до записи барабанов, часто возникают проблемы с фазой. Ведь в большинстве современных записей барабанов задействовано как минимум 5 микрофонов (а то и 20) для захвата каждого компонента, всего комплекта и отражений от помещения.

Не помогает и то, что тарелки резонируют на высоких частотах, и то, что для захвата низких и высоких частот ударных барабанов часто требуется два микрофона. Если вы не будете стратегически подходить к размещению/настройке микрофонов, ваша начальная запись ударной установки может превратиться в беспорядок, который практически невозможно будет свести.

К счастью, удобный переключатель "фаза-переворот" (смена полярности), которым оснащены некоторые современные микрофоны, позволяет быстро решить проблемы с отменой фазы в процессе записи, будь то трекинг ударных, акустической гитары или чего-либо еще.

Размышляя о фазе

Стереомикрофоны - не единственный виновник проблем с фазой. Проблемы с фазой могут возникнуть даже при записи только в один канал, особенно если пространство для записи не обработано должным образом. Звуковые волны легко отражаются от акустически отражающих поверхностей. Эти реверберации, по сути, дублируют первоначальный звук, передавая обратно его другую, более тихую и тембрально отличную версию через определенное время, зависящее от вашей близости к поверхности, размера и формы помещения и т. д.

Если время этих отражений совпадает, при улавливании микрофоном могут возникнуть деструктивные или конструктивные помехи, изменяющие тон и громкость звучания. Намеренное использование эффектов задержки и реверберации также может вызвать проблемы с фазой.

Что еще более усложняет ситуацию, вы можете услышать проблемы с фазой при воспроизведении записи, даже если сами записи не имеют проблем с фазой. Такая проблема может возникнуть, если ваши колонки находятся "вне фазы", т. е. подключены с неправильной полярностью.

Как найти проблемы с фазой звука

По мере развития вашего слуха вы сможете слышать фазировку, когда она возникает. Конечно, одно лишь человеческое ухо не может с легкостью определить все фазовые проблемы, поэтому на помощь приходят дополнительные инструменты и техники.

Прослушивание вашего микса (и отдельных треков) в моно, а не в стерео может выявить определенные проблемы с фазой. Если при сведении микса в моно вы заметили, что звук стал более тусклым или тонким, возможно, вы столкнулись с фазовой недостаточностью.

Аналогично, если при монофоническом сведении сигнал исчезает из центра, но остается в левом и правом каналах, скорее всего, вы столкнулись с расфазировкой звука. Вы также можете определить проблемы с фазой звука с помощью визуальных плагинов, разработанных с учетом фазы (мы подробнее рассмотрим их в следующем разделе).

Как исправить или предотвратить проблемы с фазой

При таком количестве потенциальных источников проблем с фазой очень важно вооружиться знаниями, хитростями и инструментами, которые помогут вам предотвратить и решить эти проблемы.

Знайте соотношение 3:1 при размещении микрофонов

Этот метод применяется при работе с двумя микрофонами; второй микрофон должен быть расположен в три раза дальше от первого, чем первый микрофон от записываемого источника звука. Если один микрофон находится в шести дюймах от звукового отверстия гитары, второй микрофон следует установить на расстоянии 18 дюймов (1,5 фута) от другого микрофона.

Этот трюк работает не всегда, и могут потребоваться некоторые настройки, но это хорошая отправная точка для минимизации фазовых проблем при записи с двух микрофонов.

Техника записи Mid/Side разработана таким образом, чтобы свести к минимуму возможные фазовые проблемы.

Микс в монофоническом режиме

Микширование в моно может показаться нелогичным, учитывая, что большинство треков будет прослушиваться в стерео. Однако, как уже говорилось выше, некоторые случаи сглаживания фазы могут остаться незамеченными при прослушивании в стерео - перевод треков в моно через разные промежутки времени во время микширования может выявить проблемы с фазой, которые иначе вы могли бы не заметить.

Проще говоря, сведение в моно поможет вам лучше понять контекст вашего микса в целом и устранить все неясности, прежде чем вернуться к стереофоническому звучанию.

Использование плагинов аудиофазы

Помимо правильного размещения микрофонов и микширования в моно, вы также можете использовать различные плагины для устранения фазовых помех и легко визуализировать происходящее в эти моменты.

К счастью, в настоящее время нет недостатка в средствах коррекции фазы. Среди ярких примеров - плагин InPhase от Waves, In-Between Phase от Little Labs и Precision Time Align от Eventide.

И если вы достаточно хорошо научились определять фазовые проблемы на слух, простое перемещение дорожек немного влево или вправо также может исправить фазовые проблемы. Этот трюк не всегда срабатывает, особенно если ваша дорожка строго придерживается сетки.

Перемещение волновых форм

Возможно, самый простой способ решить проблемы с фазой - просто переместить похожие формы сигналов на свои места. Если две волновые формы похожих сигналов не выровнены, фазировка обязательно возникнет, поэтому простое смещение одной из них влево или вправо на временной шкале может стать быстрым решением проблемы.

Существуют даже плагины, которые автоматически выравнивают волновые формы, чтобы избавить вас от лишних хлопот - плагин Auto-Align от Sound Radix и MAutioAlign от Melda Productions являются двумя популярными вариантами выравнивания.

Использование фазы в ваших интересах

До сих пор мы обсуждали фазовые помехи в основном как проблемы, требующие решения. На самом деле фазовые помехи не являются чем-то плохим по своей сути, это всего лишь акустический артефакт, которым можно управлять несколькими способами. Конечно, избавление от фазовых помех или их коррекция - это один из способов борьбы с этим явлением.

Однако если вы знаете, что делаете и чего хотите от своего микса, вы можете использовать фазовое сведение как еще один инструмент микширования.

Например, манипулируя фазовыми соотношениями между гитарными дорожками, вы можете формировать тон результирующего трека (то же самое относится к тону любого инструмента или вокала), подобно фильтру-эквалайзеру. Специальные устройства (например, Neve Portico 5016 и Phazer от Radial) содержат фазосдвигающие схемы, которые позволяют вам выбирать определенные частоты, которые вы хотите усилить, но при этом свести на нет, что дает уникальные возможности для формирования тона.

Подведение итогов: Это всего лишь этап

Все мы проходим через фазы, как и все звуковые волны. Поэтому фазовые помехи будут присутствовать в любом произведении, над которым вы работаете. Важно понять, почему возникают эти помехи и что с ними делать.

Чем больше вы будете понимать и обращать внимание на фазу звука, тем лучше будут ваши миксы, и тем меньше сюрпризов вы встретите при сведении стереодорожки в моно. Так что будьте бдительны, используйте доступные вам знания и инструменты и старайтесь не бояться фазы.

Вопросы и ответы по фазе

У вас все еще есть вопросы о звуковой фазе? Давайте ответим на некоторые часто задаваемые вопросы.

Что такое фазовая музыка?

Фазовая музыка намеренно использует свойства фазы в качестве композиционного инструмента. В фазовой музыке часто используются минималистичные, похожие звуки (например, ноты) с небольшими изменениями частоты, тона и/или темпа для создания таких эффектов, как эхо, задержка, фланкирование, фазировка и т. д.

Что такое фазирование при смешивании?

В процессе микширования может возникнуть фазировка, когда между идентичными или связанными сигналами возникает небольшая временная задержка. Такая фазировка может привести к нежелательным изменениям тональности и громкости, но также может быть использована творчески.

Как диагностировать проблемы с фазировкой?

Вы можете выявить фазовые проблемы в музыке, развивая слух, микшируя в моно и используя плагины, предназначенные для выявления фазировки.

Что такое расчудесная фильтрация?

Гребенчатая фильтрация - это тип фазировки, возникающий при сложении сигнала с самим собой за короткий промежуток времени, в результате чего возникают как конструктивные, так и деструктивные помехи - обычно это происходит из-за отражения в помещении и/или при стереозаписи. Свое название это явление получило из-за сходства с расческой для волос.

Может ли человеческое ухо слышать фазу?

Хотя человеческое ухо не может определить абсолютную фазу формы волны, оно иногда чувствительно к относительной фазе. Например, многие люди замечают слышимый сдвиг при объединении двух одинаковых синусоид (так как это создает более громкий шум) или при добавлении к сигналу эффекта фазера.

Как узнать, что две волны находятся в фазе?

Визуально две формы волны находятся в фазе, когда их амплитуды (пики и впадины) выстраиваются на временной шкале.