相位一直是很多朋友搞不懂的問題,今天給大家科普一下。
要理解相位得先從兩位小孩開始。
這里有兩堵墻,兩堵墻之間距離10米。小孩A從左邊的墻跑到右邊的墻,然后又跑回來左邊,在兩堵墻之間來回跑動。如下圖。

另外一個小孩B也以同樣的速度,從右邊的墻跑到左邊的墻,然后又返回到右邊,也是不停地在兩堵墻之間跑動,如下圖。

已經知道兩個小孩的速度都是1米/秒。問他們神馬時候會相遇呢?神馬時候相距最遠?
那很簡單嘛,小數學題,速度我們都知道,距離我們也知道,那口算也能算出他們在會在5秒,15秒,25秒,35秒......相遇,但是他們都是一刻不停地來回跑動,所以他們相遇的時間有N個!
最遠的距離這個問題也是一樣,他們在0秒,10秒,20秒,30秒.......距離最遠,但是也因為他們一刻不停地來回跑動,所以我們也只能得到N個不同的數值。
醬紫計算他們之間的關系太麻煩了,沒有一個不變的數值來表示兩者之間的關系,那腫么辦呢?
很簡單!我們把兩堵墻之間的距離畫上刻度不就行了唄?
假如小孩從左邊的墻跑到右邊的墻要180步,那我們按照步數給左墻到右墻之間路程刻上刻度,0-180步,如下圖。

接著把右墻跑回到左墻的路程,也刻上刻度,180-360步。

醬紫我們用地上的刻度就很容易表示兩小孩的關系,他們永遠是在90步(270步)時候相遇滴。

在0步(360步)或者180步的時候距離最遠。醬紫通過地上的刻度,我們就能很容易就表現了他們之間的關系。

那問題來了,這跟相位有神馬關系啊?
還沒明白么?地上的刻度就是相位!
兩個小孩我們可以看作是兩個相同頻率的波形,拿小孩A為例,他從左墻出發(fā)跑到右墻,再回到左墻這不就是經歷了一個周期?

從左邊墻到右邊墻的路程可以看作是波形的正區(qū)間,右墻到左墻是負區(qū)間,兩個加起來剛好一個周期。

周期是神馬?周期就是振動頻率的倒數,就是拿一秒鐘時間除以振動次數(頻率),得到的就是每一次振動所花的時間(周期)。
那為什么相位的單位是角度?很簡單,還是從周期入手,大家翻開中華字典,找到“周”字,周表示周而復始,也表示一個圓圈的意思。
是個圓我們就能用角度去劃分了,一個圓圈就是360度嘛!周期是可以用角度來表示的,我們把周期拆成360份,每一份就一度的相位角。醬紫我們也可以用角度來表示相位了。
接著還是回到兩堵墻之間的刻度(相位),為什么要用360步去表示這兩堵墻之間的距離呢?
其實我們刻上360步其實重點不為了表示兩堵墻之間的距離有多長,而是為了更方便的描述和比較多個小孩(聲波),這種不斷做往復運動的家伙。
還是兩個小孩為例,假如兩個小孩都是從左墻出發(fā)跑到右墻去,再返回來,但是小孩A先跑,跑出90步以后,小孩B再跑。假如你沒有地上步數的刻度(相位),你很難預測這兩個小孩之間的關系,因為他們都在一刻不停地來回移動(振動)。

這個問題就像是全頻音箱和超低音箱的關系,假如超低音箱比較靠前,那肯定是超低音箱的聲音先到達觀眾,而全頻音箱聲音比超低聲音晚。
醬紫聲音就失去了焦距了有木有?
雖然兩個小孩都在不停移動,但是有了地上的刻度(相位),我們就可以計算出他們之間的步數差(相位差),而且這個步數差是永遠不變的。知道兩個小孩之間的步數差是90步后,讓本來先跑得小孩等待90步后再跑,使得兩個小孩同時跑,醬紫不就搞定了這個失焦(相位)的問題?如下圖。

相位就是這個地面上的刻度,利用刻度我們可以算出步數差(相位差),根據相位差我們可以對聲波進行預測和計算,非常方便我們對多個聲波進行處理。
那現在我們明白了啥叫相位,相位腫么來的(把周期分成360份)。你們會發(fā)現單純的相位是沒啥用,只有兩個聲波之間的相位差才有實際的計算意義,所以我們做全頻音箱和超低音箱相位耦合,超心型超低等等都需要測量相位差。
那么相位就只能在測量中應用么?人耳聽不出相位么?
肯定不是滴,每個人天生就能聽出相位差!例如,在你右手邊有一歌手唱歌,那聲波就會先到達你的右耳,然后再傳到你的左耳。

你的腦袋就根據兩個耳朵聽到聲音的相位差,計算出右耳先聽到聲音,判斷出歌手在你右手邊。你的腦袋就會告訴你,在你的右手邊有個人在唱歌。
神奇吧?還不止呢,有沒有發(fā)現當你使用兩只話筒去同時收一個領導講話時候,聲音出來有點別扭?這是由于角度和距離的問題,兩只話筒的信號有相位問題,所以抵消或者增強某些頻率,而你的耳朵聽出來了。
又或者你還可以去做一個實驗,拿兩只話筒講話,把其中一只話筒做180度極性翻轉。你會發(fā)現兩只話筒同時靠近你嘴巴講話,聲音都特么被抵消了,只剩下一點高頻,但是只用其中一只話筒的聲音又是正常的。
這些例子都證明了,人耳是可以聽出相位問題的。在演出中,調音師要處理的相位問題,通常是使用N個話筒去接收同一個音源的相位問題。例如,架子鼓中最典型的軍鼓上下兩只話筒問題,下圖是用兩只話筒收軍鼓的示意圖。

你很容易發(fā)現,由于擺放位置的問題,上下兩只話筒接收到的信號會有相位問題。當上下兩只沒有做處理的軍鼓話筒信號混合后,軍鼓音色會明顯音色變單薄,低頻力度減弱的情況出現。但是我們把其中某一只話筒反相180度后,音色又變得有力了。
下面的音頻,第一聲是兩只軍鼓話筒原始音頻混合后的聲音,第二聲是把下面的話筒音頻作180度反相后混合的聲音。兩者聲音交替出現,你會發(fā)現軍鼓音色變化非常明顯。

發(fā)現沒有,雖然人耳不能聽出準確的數值,但是在感覺上是完全能聽出存在的相位問題滴。
那相位差只有壞處么?那也不是,還是以架子鼓為例,吊頂話筒(overhead)和軍鼓話筒都接收到軍鼓聲音,但是兩者接受的軍鼓聲音是不是存在一個相位差?如下圖。

由于位置問題,肯定是軍鼓話筒先接收到軍鼓聲音,而吊頂話筒因為距離比較遠,接收的聲音比較遲。但是正是因為這種相位差,這種時間的延遲才能給吊頂話筒空間感覺的表現,所以兩者混合后的信號才會空間感,當然類似這樣的例子還有很多。
很多時候我們的工作是消除相位差,使得聲波重疊在一起,但是又有些時候我們必須借助相位差去達到我們的目的。
好了看完全文你應該明白了,相位就是把周期分成360份而得到的。有了相位后,我們可以利用相位差更方便計算聲波之間的關系。相位每時每刻都存在我們的生活中,在演出現場你還得處理話筒之間的相位問題。
文章源自--憤怒的調音師