СДВИГ ПО ФАЗЕ: Хорошо или плохо?

Если с «АЧХ» обычно всё понятно, то вот упоминание «ФЧХ» часто заставляет нахмуриться и призадуматься. И вроде бы в теории всё просто: фазово-частотная характеристика показывает, в какой фазе колебания находятся разные частоты сигнала. Но что это значит на практике? Где на неё посмотреть? И главное - зачем? Всё это далеко не тривиальные вопросы, которые могут озадачить не только новичка, но и опытного звукорежиссёра.

Поговорим о том, какое значение имеет фаза в работе с тембром и как мы можем использовать её смещение при фильтрации. (Если хотите почитать о том, что такое фаза с самого начала, почему она измеряется в градусах и, например, что такое гребенчатый фильтр, то пишите в комментариях- я расскажу об этом позже).

На практике это значит, что складывая 2 сигнала одного и того же уровня громкости, мы не обязательно получим +6дБ в результирующем колебании. Потому что разный сдвиг фазы даёт разный результат: 0° +6дБ, 90° +3дБ, 120° 0дБ (да! мы складываем 2 сигнала, а громкость не увеличивается!), 150° -6дБ, а 180° -100дБ (будем считать - полная тишина).

Теперь представим 2 сложных колебания, состоящих каждое из множества частот в разных фазах. Что будет в результате при сложении? Одни частоты окажутся синфазными и усилятся на 6дБ, а другие наоборот - в противофазе и вычтутся.

Такими сложными гармоническими колебаниями и является сигнал с микрофонов. В результате тембр инструмента на каждом микрофоне в отдельности будет сильно отличаться от того, который даст сумма этих микрофонов.

Это можно услышать, используя для записи многомикрофонные техники, поэтому важно, чтобы уровень перекрестного сигнала был достаточно низким (-13дБ) и ещё важнее - слуховой контроль во время записи! Даже идеально расставленные микрофоны могут сильно влиять на тембр при сложении.

Итого: даже если по отдельности на каждом микрофоне тембр клёвый, вместе они могут давать некрасивые вычитания. И наоборот! Два средненьких сигнала могут классно складываться в результате.

Так что, если вы обрезаете 180Гц LowCut фильтром на треке с соло скрипкой, вы влияете не только на эти самые 180Гц!!!

Важно ли это? Однозначно да!
Плохо ли это? Все зависит от того, как вы это используете и контролируете ли этот процесс, ведь, фазовые вычитания могут не только вычесть полезное, но и, например, избавить нас от лишнего гула в нижней середине при фильтрации нижнего диапазона.

А кроме того, в наше время существуют не только обычные EQ, но и EQ c линейной ФЧХ. Которые, - ура! - не двигают фазу вообще! Но конечно же имеют свои минусы.

Итак, что же происходит с фазой при фильтрации? Она изменяется и до и после частоты фильтра, причем степень ее изменения зависит от добротности и величины ослабления/усиления.

И если при использовании Bell фильтра эти изменения могут быть незначительными (в пределах 40 градусов), то вот обрезки имеют практически поворот фазы на частоте фильтра!

А значит, все частоты выше обрезки не только ослабятся за счет порядка фильтра, но еще и будут с другой фазой, что возможно повлияет на их суммирование с другими источниками.

Если у нас есть 2 микрофона (или больше) на один и тот же источник, то из-за разницы фаз мы легко можем получить вычитания в тембре. Это может стать проблемой, если мы хотим сохранить то, что есть, а может и сработать в нашу пользу и лишить сигнал неприятных резонансов.

Например, часто так бывает, что 2 микрофона на малом барабане по отдельности звучат хорошо, но вместе дают усиление в нижней середине, которое уходит, если мы используем LowCut фильтр.

Часто можно встретить такое мнение, что “сильно обрезать малый нельзя, потому что у него там тело тоже есть”, и это кажется странным, потому что на анализаторе мы отчетливо увидим, что реального сигнала в диапазоне обрезного фильтра нет, но при этом мы так же отчетливо слышим, что этот фильтр действительно влияет на «тело» - нижнюю середину. Магия какая-то! Но если вспомнить о ФЧХ, то ситуация теряет всю свою сказочность и всё встает на свои места: ослабление нижней середины происходит из-за сдвига фазы на одном из микрофонов.

Такая же история может случиться и при сложении малого с оверами или румами. Там это не будет так сильно заметно, поскольку соотношение уровней будет другим, но тем не менее может оказаться полезным последить за этим.

Таким образом, наиболее важное значение и наиболее очевидную разницу в работе обычного EQ и линейного мы услышим не на одной дорожке в “соло”, но на всем миксе в целом. Но есть и некоторые особенности, которые отличают линейный EQ сам по себе (об этом чуть позже).

Еще один распространенный случай, где может оказаться важной фаза - когда вместо мультибенда вы используете EQ+comp в параллельной цепи. Есть такой распространенный прием, когда бас и бочку отправляют на отдельную шину, обрезают там весь верх, а дальше компрессируют оставшееся и подмешивают к основному сигналу.

Вроде бы история неплохая и часто оказывается эффективной в достижении слитного и плотного звучания низа (особенно в электронных миксах).

Но! Получается, что диапазон выше частоты фильтра будет иметь фазовый сдвиг и соответственно в результате смешивания с основным сигналом мы получим вычитания. При этом, поскольку мы компрессируем этот сигнал, соотношение исходного и подмешиваемого будет непостоянным, а значит и тембр будет подвижным, как будто мы одновременно используем параллельную компрессию низа и экспандируем нижнюю середину с сайдчейном от низа.

EQ с обычной ФЧХ и с линейной:

1. Более жесткие транзиенты в атаке. А на таких инструментах как бочка или бас можно так же обнаружить и больше низа.

2. Все EQ с линейной ФЧХ обладают эффектом “pre-ringing”, который по сути своей есть - искажения. На слух это звучит как очень короткий инвертированный ревер перед атакой сигнала и конечно “замыливает" звук.

Здесь чуть подробнее.

Pre-ringing.

Замечательные иллюстрации того, как это выглядит и как зависит от добротности, частоты и степени изменения, есть на сайте cravedsp.com. Приведу их здесь:

Кажется вполне очевидным, что мы вносим довольно серьезные изменения в сигнал. Но тем не менее можно найти компромиссные варианты)

● Низкие порядки лучше высоких.

● Высокие частоты менее подвержены, чем низкие.

● Ослабление лучше, чем усиление.

● Высокая Q на верхних частотах - все ок.

● Следите за Q на низких частотах (избегайте высоких значений Q, и слушайте изменения в материале, насыщенном транзиентами)

● Держите Q на 1 (ниже 1 допустимо, выше лучше избегать).

● Допускается Q меньше 1 (больше 1 лучше избегать).

Лучше всего использовать EQ с минимальным сдвигом фазы.

Линейная фаза - более специфическая опция, которая необходима только тогда, когда нам точно нужно обеспечить полную корреляцию сигналов. Они не обязательно звучат лучше!

Но если странным образом в миксе вдруг потерялся низ или середина (или еще что-то) - есть смысл проверить, а всё ли хорошо складывается.

И последний важный пункт - все обычные аналоговые EQ конечно же двигают фазу и их легендарная “краска” может быть в том числе существует благодаря этим сдвигам. Так что ответ, один - доверяй теории, но проверяй на практике, а именно - УШАМИ! Если что-то звучит плохо, то возможно идеальная математика не так уж и хороша в конкретном случае.

Так что, тренируйте уши - только они помогут точно ответить на вопрос, какой EQ применить в конкретном случае.

Ставьте лайк, если было полезно! Подписывайтесь на мой телеграм, там вас ждет еще много полезной информации 🤓
А еще я провожу индивидуальные консультации и оффлайн-мероприятия. Буду рада вас на них видеть!