
在音频领域,“相位”和“极性”常被互换使用,但二者在技术定义上并不等同。
极性表征音频信号相对于参考值或参考电压的正负方向;反转信号极性即交换其正电压与负电压。
相位用于描述音频信号波形在周期中的位置,通常以角度表示;对于周期性重复波形,每个完整周期对应 360° 相位。

什么是极性?
任何电信号或波形(包括模拟音频信号及其数字表示)均具有极性。音频信号的极性用于描述其相对于参考值或参考电压是高于(正)还是低于(负);无论中值或参考信号值如何,相应的参考线或中值线均定义为“零幅度”。

极性和扬声器连接
扬声器通常设有正、负输入端子。正极扬声器线将放大器的正极输出端连接至扬声器的正极输入端;负极扬声器线则将放大器的负极输出端连接至扬声器的负极输入端。
理论上,交换这两根扬声器线会反转扬声器振膜的运动方向,使其原本应向外推动空气时改为向内拉动空气,反之亦然。若系统中仅有一只扬声器,反接的影响通常很小,且难以察觉。
当系统使用多只扬声器(例如立体声系统)时,若其中一只或多只扬声器的极性与其余扬声器相反,则会产生问题:这会在声学环境中引入显著的相消干涉。对于一对极性相反连接的扬声器,听感上通常表现为声音变薄、能量感减弱,但一般不会出现绝对的完全抵消。
其原因有二:
01
首先,若馈入扬声器的是立体声信号,左右扬声器本身接收到的音频信号不同,尽管两声道中的共有成分会受到影响;
02
其次,即使扬声器彼此极性相反,扬声器与听者之间在声学环境中的距离差异仍会使部分声音可被听到。
极性和平衡音频
平衡音频是一种通过三根导线(正极性音频、负极性音频和公共地)传输单声道模拟信号的系统。
此类传输常见于麦克风级设备与乐器级设备,有助于在长电缆传输中最大限度减小信号衰减与劣化。
平衡音频的两条信号线传输幅度相同、极性相反的信号;因此,平衡输入需采用差分放大器。差分放大器对两条信号线之间的差值进行放大,同时抑制两条信号线共有的感应噪声,这一过程称为共模抑制。
极性和录音/混音
在录音与混音过程中,应同时关注极性与相位,但本节重点讨论极性。前置放大器、调音台、数字音频工作站及其他音频设备通常设有极性反转开关,该开关常被误称为“相位翻转”。这一称谓并不准确,因为此类开关的实际功能是反转信号极性,而非改变信号相位。

极性反转在录音与混音工程中至关重要,可用于改善各音轨之间的对齐。由于未对齐的信号在求和或混合时会产生相消干涉,因此有必要使信号的正、负振幅之间建立最佳关系。
当两只麦克风相对放置时(例如小军鼓顶部与底部的常见拾音方式),一只麦克风输出正极性信号、另一只输出负极性信号的可能性很高。当两只麦克风以不同距离拾取同一声源,且未通过正确摆放补偿声传播延迟时,也会出现类似情况。
什么是相位?
相位用于描述周期波形在某一时刻处于其周期中的位置,通常以度(°)为单位表示。对于周期性波形(例如重复的音频信号),一个周期的起点对应 0°,每完成一个完整周期,相位推进 360° 并重复。相位是时间的函数;频率越高(波长越短),完成一个完整 360° 周期所需的时间越短。

相位和音频效果
相位在多种音频效果中均有应用。
最典型的例子是移相器(Phaser):它通过一系列全通滤波器,在整个频谱范围内产生受调制的陷波与峰值。
就滤波器而言,均衡器(EQ)具有固有副作用,即在截止频率或中心频率处及其附近引入与频率相关的相移;EQ 的调整幅度越大或滤波器越陡峭,所产生的相移越大(无论正负)。虽然相移并非 EQ 的主要设计目的,但在讨论移相器之后,仍有必要对此加以说明。此外,线性相位均衡器可消除其处理信号中的相移。合唱、镶边和颤音等效果器则基于调制延迟电路工作,该电路通过对信号相位进行调制来产生相应效果。
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