Не всі звукові хвилі створені рівними - навіть два схожі сигнали матимуть незначні відмінності в гучності та тоні. Однак деякі звукові хвилі є ідентичними (або майже однаковими), і коли вони накладаються одна на одну, може виникнути фазування звуку. Але що таке фазування звуку?

Звукова фаза - це одне з тих явищ, яке може бути складним для розуміння. Однак, як тільки ви його зрозумієте, ви зможете вивести свої продакшени на абсолютно новий рівень. У цій статті ми розглянемо основи фази звуку, чому вона важлива і як вирішувати проблеми з фазою у вашому продакшені.

Що таке "фаза" в аудіо?

Фаза звуку вказує на момент часу в межах певної звукової хвилі. Звукові хвилі складаються з трьох основних компонентів: амплітуди, довжини хвилі та частоти:

Амплітуда означає гучність хвилі в певний момент часу; для ідеально симетричної і повторюваної звукової хвилі (як синусоїда, показана вище) довжина хвилі вимірює відстань між двома рівними амплітудами вздовж циклу; а частота (також відома як "висота тону") - це кількість разів на секунду, яку звукова хвиля повторюється вздовж цього циклу.

Фаза звукової хвилі говорить нам, де саме в цьому циклі ми шукаємо. В аудіовиробництві дійсно важливий зв'язок між двома або більше формами хвиль; абсолютна фаза окремої звукової хвилі не настільки важлива з причин, про які ми поговоримо далі.

Чому поетапність важлива?

Зведення звуку - це поєднання окремих, але цілісних елементів так, щоб кожен компонент звучав так, як задумав виконавець, продюсер та інженер. Таким чином, ви будете жонглювати незліченною кількістю звукових хвиль, кожна з яких відрізняється за частотою, амплітудою, гармонійними обертонами тощо.

Що обов'язково станеться, так це те, що деякі хвилі будуть входити і виходити з фази одна з одною в різні моменти часу. Коли два сигнали знаходяться "у фазі" один з одним, їхні амплітуди (тобто піки і спади) збігаються. Розуміння фази має вирішальне значення для оптимізації ваших міксів. Проблеми з фазою лежать в основі багатьох проблем зведення і мають серйозний вплив на загальне звучання.

Коли стикаються хвилі

Щоб спростити, уявіть собі дві ідеально симетричні синусоїди, що повторюються, одну в лівому каналі, а іншу - в правому. Коли обидві половини ідеально вирівняні, їхні амплітуди однакові в часі, а це означає, що ви почуєте однаковий звук з обох сторін.

Зведіть ці канали разом і відтворіть їх одночасно, і ви отримаєте так звану "конструктивну інтерференцію", оскільки комбінація цих синфазних хвиль подвоює результуючу амплітуду. І навпаки, якби ці канали були повністю "у протифазі" (тобто найнижча амплітуда хвилі одного каналу виникає тоді, коли хвиля іншого каналу є найгучнішою), їхні піки і спади компенсували б один одного. Це називається "деструктивною інтерференцією" або "фазовою компенсацією".

Як фаза в аудіо працює на практиці

Точний сценарій, описаний вище, не є поширеним в реальному світі, оскільки ці ідеальні, фундаментальні звукові хвилі не будуть тим, з чим ви працюєте, але теорія все одно застосовується. Незалежно від того, записуєте ви один інструмент або декілька інструментів з будь-якою кількістю мікрофонів, фазування буде фактором, який не можна ігнорувати.

Фазові взаємодії також виникають при накладанні семплів на акустичні барабани, використанні різних плагінів на схожих доріжках, застосуванні паралельної обробки тощо.

Простіше кажучи, фаза звуку є фактором при поєднанні двох або більше сигналів - чим більше ці сигнали пов'язані між собою, тим більш релевантною стає фаза.

Якщо ви записуєте інструмент двома окремими мікрофонами (стереозапис), вхідні основні частоти (тобто ноти, що відтворюються) будуть однаковими в кожному каналі.

Однак, оскільки кожен мікрофон знаходиться в унікальному просторовому положенні, різні обертони будуть потрапляти в кожен мікрофон в різний час. В результаті, звукові хвилі кожного каналу будуть схожі в деяких аспектах, але відрізнятися в інших.

Різні частоти можуть посилюватися, послаблюватися або практично зникати залежно від фазового співвідношення між двома каналами. Як ви можете собі уявити, додавання ще одного або більше мікрофонів ще більше ускладнює ситуацію, збільшуючи ймовірність виникнення фазових проблем.

А якщо два мікрофони спрямовані в протилежні боки один від одного, один з них повинен мати зворотну фазу, щоб боротися з шумозаглушенням (тобто тишею).

Барабанна дилема

Коли справа доходить до запису барабанів, часто виникають проблеми з фазою. Зрештою, більшість сучасних записів барабанів передбачає використання щонайменше 5 мікрофонів (або навіть 20) для захоплення кожного компонента, всієї установки та віддзеркалень у приміщенні.

Не допомагає і те, що тарілки резонують на високих частотах, або те, що малий і великий барабани часто вимагають двох мікрофонів для захоплення їхніх нижніх і верхніх частот. Якщо ви не будете стратегічно підходити до розміщення/налаштування мікрофонів, ваш початковий запис ударної установки може перетворитися на безлад, і його буде майже неможливо звести до потрібного рівня.

На щастя, зручний перемикач "phase flip" (зміна полярності), який є на деяких сучасних мікрофонах, може швидко вирішити проблеми фазового зсуву під час запису, незалежно від того, чи відстежуєте ви барабани, акустичну гітару або щось інше.

Роздуми про фазу

Стереомікрофон - не єдиний винуватець фазових проблем. Ви можете зіткнутися з фазовими проблемами, навіть якщо ви записуєте лише в один канал, особливо якщо ваша кімната для запису не оброблена належним чином. Звукові хвилі легко відбиваються від акустично відбиваючих поверхонь. Ці реверберації, по суті, дублюють початковий звук, повертаючи назад іншу, тихішу і тонально відмінну версію звуку через певний проміжок часу, залежно від вашої близькості до поверхні, розміру і форми приміщення тощо.

Якщо час цих віддзеркалень підібрано правильно, при захопленні мікрофоном можуть виникнути деструктивні або конструктивні перешкоди, які змінюють результуючий тон і гучність. Навмисне використання ефектів затримки та реверберації також може спричинити проблеми з фазою.

Ситуація ускладнюється тим, що ви можете почути проблеми з фазою під час відтворення запису, навіть якщо самі записи не мають проблем з фазою. Ця проблема може виникнути, якщо ваші колонки "не в фазі", тобто підключені з неправильною полярністю.

Як знайти проблеми зі звуковою фазою

Коли ваш слух розвинеться, ви зможете чути фазування, коли воно виникає. Звичайно, людське вухо саме по собі не може легко визначити всі проблеми з фазою, тому в нагоді стануть додаткові інструменти і техніки.

Прослуховування міксу (і окремих доріжок) у моно, а не стерео, може виявити певні проблеми з фазою. Якщо після зведення міксу в моно ви помітили, що звук став тьмянішим або тоншим, можливо, ви зіткнулися з фазовим зведенням.

Аналогічно, якщо сигнал зникає з центру, але залишається в лівому і правому каналах при зведенні в моно, ви, швидше за все, зіткнулися з синфазним звуком. Ви також можете виявити проблеми з фазою звуку за допомогою візуальних плагінів, розроблених з урахуванням фази (ми розглянемо їх докладніше в наступному розділі).

Як виправити або запобігти фазовим проблемам

Оскільки існує так багато потенційних джерел проблем з фазою, дуже важливо озброїтися знаннями, прийомами та інструментами, які допоможуть вам запобігти таким труднощам і вирішити їх.

Знайте співвідношення 3:1 для розміщення мікрофонів

Цей метод застосовується при роботі з двома мікрофонами; другий мікрофон повинен бути розміщений в три рази далі від першого мікрофона, ніж перший мікрофон від джерела звуку, що записується. Якщо один мікрофон знаходиться в шести дюймах від звукового отвору гітари, другий мікрофон слід встановити на відстані 18 дюймів (1,5 футів) від іншого мікрофона.

Цей трюк не завжди спрацьовує, і можуть знадобитися деякі налаштування, але це хороша відправна точка для мінімізації фазових проблем під час запису з двома мікрофонами.

Техніка запису Mid/Side призначена для мінімізації потенційних фазових проблем.

Міксувати в моно

Зведення в моно може здатися нелогічним, оскільки більшість доріжок буде прослуховуватися в стерео. Однак, як згадувалося вище, деякі випадки фазового зсуву можуть залишитися непоміченими при прослуховуванні в стерео - переведення доріжок в моно з різними інтервалами під час зведення може виявити фазові проблеми, які ви могли б інакше пропустити.

Простіше кажучи, зведення в моно допоможе вам ще більше контекстуалізувати ваш мікс в цілому і очистити його від будь-якого бруду перед поверненням до стереозвуку.

Використовуйте плагіни звукової фази

Крім правильного розміщення мікрофонів і мікшування в моно, ви також можете використовувати різні плагіни для усунення фазових перешкод і легко візуалізувати те, що відбувається в ці моменти.

На щастя, сьогодні не бракує інструментів для фіксації фази. Деякі з найкращих прикладів включають плагін InPhase від Waves, In-Between Phase від Little Labs та Eventide Precision Time Align.

І якщо ви достатньо добре розпізнаєте проблеми з фазою на слух, то просте переміщення доріжок трохи вліво або вправо також може виправити фазові проблеми. Цей трюк не завжди спрацьовує, особливо якщо ваша доріжка суворо дотримується сітки.

Переміщення форм хвиль

Можливо, найпростіший спосіб вирішити проблему фази - це просто перемістити схожі форми сигналів у відповідне місце. Якщо дві форми схожих сигналів не вирівняні, неминуче виникне фазування, тому просте переміщення однієї з них вліво або вправо на часовій шкалі може бути швидким способом вирішення проблеми.

Існують навіть плагіни, які автоматично вирівнюють форми хвиль, щоб позбавити вас клопоту - плагін Auto-Align від Sound Radix і MAutioAlign від Melda Productions є двома популярними варіантами вирівнювання.

Використання фази на свою користь

Досі ми в основному обговорювали фазові інтерференції як проблеми, що потребують вирішення. Насправді, фазова компенсація не є чимось поганим, а лише акустичним артефактом, яким можна маніпулювати кількома способами. Звичайно, усунення або корекція фазової компенсації - це один із способів боротьби з цим явищем.

Однак, якщо ви знаєте, що робите і чого хочете від свого міксу, ви можете використовувати фазове згладжування як ще один інструмент мікшування.

Наприклад, маніпулюючи фазовим співвідношенням між гітарними доріжками, ви можете формувати тон результуючої доріжки (те ж саме стосується тону будь-якого інструменту або вокалу), подібно до фільтру еквалайзера. Деякі пристрої (наприклад, Neve Portico 5016 і Phazer від Radial) містять схеми фазового зсуву, які дозволяють вам вибирати певні частоти, які ви хочете підсилити, і водночас надають унікальні можливості для формування тембру.

Підбиваємо підсумки: Це лише етап.

Ми всі проходимо через фази, так само як і кожна звукова хвиля. Таким чином, фазові проблеми з'являтимуться в будь-якому продакшені, над яким ви працюєте. Важливо розуміти, чому ці перешкоди виникають і що з ними робити.

Чим більше ви розумієте і приділяєте уваги фазі звуку, тим якіснішими будуть ваші мікси, і тим менше сюрпризів вас чекає при зведенні стерео треку в моно. Тому будьте пильні, використовуйте доступні вам знання та інструменти, і намагайтеся не зациклюватися на фазі.

Поширені запитання щодо фази

Все ще маєте питання щодо аудіофази? Давайте відповімо на деякі поширені запитання.

Що таке Phase Music?

Фазова музика навмисно використовує властивості фази як композиційний інструмент. Фазова музика часто включає мінімалістичні, схожі звуки (тобто ноти) з невеликими варіаціями частоти, тону та/або темпу для створення таких ефектів, як відлуння, затримка, фланкування, фазування тощо.

Що таке поетапність у змішуванні?

Під час мікшування може виникнути фазування, коли між ідентичними або спорідненими сигналами є невелика затримка в часі. Це може призвести до небажаних змін тону і гучності, але також може бути використано у творчих цілях.

Як діагностувати проблеми з фазуванням?

Ви можете виявити фазові проблеми у вашій музиці, розвиваючи слух, мікшуючи в моно і використовуючи плагіни, призначені для виявлення фази.

Що таке гребінчаста фільтрація?

Гребінцева фільтрація - це тип фазування, який виникає, коли сигнал додається до самого себе за короткий проміжок часу, в результаті чого виникають як конструктивні, так і деструктивні перешкоди - зазвичай це відбувається через віддзеркалення в приміщенні та/або під час стерео запису. Це явище отримало свою назву через схожість з гребінцем для волосся.

Чи може людське вухо чути фазу?

Хоча людське вухо не може розрізнити абсолютну фазу сигналу, воно іноді чутливе до відносної фази. Наприклад, багато хто помітить чутний зсув, коли дві однакові синусоїди об'єднуються (оскільки це створює більш гучний шум) або коли до сигналу додається фазоінверторний ефект.

Як дізнатися, що дві Хвилі у фазі?

Візуально дві форми сигналу знаходяться у фазі, коли їхні амплітуди (піки та западини) вирівняні на часовій шкалі.