音频振幅和频率图（区分专业音频领域最容易混淆的两个概念）

我记得12岁左右，在母亲的读者文摘中读到过一篇文章，读者们向读者文摘提交了他们的“宠物之争”（这里指“难以忍受的事情”） - 这些虽然都不是什么大事儿，但却弄的他们焦头烂额。这篇文章中的“胜利者”是一位女士，她抱怨了不同的汽车的加油口在车的不同侧面。

对我来说，音频领域中一个特别恼人的事是“极性”和“相位”这两个术语，它们虽然代表了两个明显不同的概念，但却经常被相互替换着使用。亲爱的读者，这并不是针对你，几乎所有主要的设备制造商和软件开发商都承认这是一件令人反感的事情。

对这两个概念的完整探究足够填满一本书，所以本篇我们就简单地理解下它们的概念。极性是二元的：里或者外，正向或者反向，上行或者下行，热或者冷（可以看得出，凯蒂·佩里的歌曲实际上是关于极性的，而不是相位）。

当正压力波击中我们的麦克风振膜时，如果麦克风处于极性状态，它会在麦克风输出端产生一个正电压。一旦这个信号到达放大器，它就会产生正向变化的电压和电流，会推动扬声器音盆向听众的方向移动（正向）。如果在这个链条的任何地方发生极性反转，则扬声器音盆将向内移动（远离听众），至于信号而言，将会失去极性。

如果我们在小军鼓上方和下放各放置一个麦克风，敲击一下小军鼓，然后放大录制的DAW中的波形，我们将看到一个镜像：最有可能的是，底部的麦克风会有一个正向变化的瞬态，因为鼓面首先朝着麦克风的方向振动，而顶部的麦克风会有一个负向变化的瞬态，因为鼓面首先朝着远离麦克风的方向振动。

试图在调音台上合并这两个信号会导致声音被消除，因为一个信号试图将扬声器音盆向外推动，而另一个信号则试图将扬声器音盆向内推动，这会导致性能的下降。

想象一下，你和一个朋友在门的两边，都推着门，那么你们两个都是徒劳无功的。为了使这两个信号在扬声器中正确的叠加，我们需要反转其中一个信号的极性。（这就是那个Ø样子的小按钮的作用。）这么做实际上是翻转了波形，将所有的负电压转为正电压，反之亦然。这与在XLR电缆上切换热引脚和冷引脚是一样的。事实上，这就是极性逆变适配器的工作原理。而相位则是指波的一个周期中的某个点。

由于我们面对的是完整的周期性振荡，因此相位以度为单位进行度量，一整个周期为360度。但是循环速度取决于波的频率，它是时间函数。因此，虽然我们可以简单地翻转整个信号的极性，但是我们不能对信号进行“相位转换” - 除非信号是一个纯单频正弦波，否则就不可能会出现这种情况。

那么为什么会这样呢？因为要使两个信号分开180度，我们需要引入适当的延迟量：半个周期。并且这个“半个周期”的时间量对于每个频率都是不同的。

例如，100 Hz需要10毫秒（ms）来完成一个周期。如果我们把一个100Hz的波与它的一个有5毫秒延迟的拷贝叠加起来，它将完全消失，因为它们有180度的相位差，而一个波行的峰值则会抵消另一个波形的波谷。然而，为200Hz信号引入的相同延迟会造成6分贝的提升，因为200Hz的信号在5毫秒内经历了一个完整的360度周期，因此两个信号之间的相位角是现在的求和，而不是取消。他们相差了一个“波长”。

本质上的部分是，在100和200Hz之间的所有频率，都会在5ms周期内完成完整周期的一部分，而且这一部分都不相同，因此将会有不同程度的相位偏移。所以没有“相位”操作，能让我们操作并对所有频率产生相同的影响。

一次又一次

让我们来看看现实世界中的一个应用：一个贝斯音箱，用麦克风直接收音，且能通过DI直接运行。来自DI的信号始终处于电畴，几乎是瞬间到达控制台。然而，麦克风信号会稍迟一些，因为它需要由音箱的扬声器放大，然后通过空气传播到麦克风的振膜，在那里变成电压。

这需要时间。虽然不需要很长时间，但总是需要一些。

如果话筒距离机柜一英尺，则大约有1毫秒的延迟（声音以大约1,130英尺/秒的速度传播，并且这个速度取决于温度和高度）。这意味着如果两个信号在控制台相加，就会产生一个梳齿状滤波器效应，其中某些频率是同相的，而另一些则具有相位偏移。由此产生的交替相抵消和叠加的模式称为梳齿状滤波器，因为它看起来像线性频率分析器上的梳齿。

例如，在1ms的时间偏移下，1kHz将经历360度，因此将同相。在500赫兹时，它会走半个周期（180度），所以会有一些抵消。我们要记住的重要的事情是，中频会表现出不同程度的相移。相位偏移的范围可以从0度到360度（或者更多，如果您想要计算多个完整周期的话），并且该偏移对于信号中包含的每个频率都是不同的。

“解决”麦克风/ DI的这个问题的常见方法是翻转其中一个信号的极性，并找出哪一个“听起来更好”。这不能修复梳齿状滤波现象，它只能在峰值和零点之间变动（原来是180度的波，现在可以叠加了，原来可以完美叠加的波现在变成了180度，将会相互抵消）。

当然，正确的解决方法是将DI信号延迟一段时间，延迟的时间和麦克风信号的传播时间相等（1 ms）。这在大多数数字调音台上很容易实现，因此，这两个信号在每个频率上都是完全同相的，而使用极性反转只会使相位消除的范围移动。

假设你有很丰富的收录贝斯音箱的经验，并且已经知道我们上面讨论的事情了。那么你就不需要在意，因为当你说“翻转相位”时，每个人都知道你真正的意思。

勇往直前

我在一些热门的专业音频论坛上与一些成员讨论这个问题之后，我比较关注的论点是，大多数工程师确实知道其中的差异，他们将这两个术语混用只是出于习惯，因为我们“都知道他们要表达的意思”。考虑到这个论点，我认为这很可能是这个问题最耗费时间的部分，但至少可以让我安心了。

这就是说，我不认为这是一个理由。为什么“总是这样做”是能够继续这样做的理由？如果这样，我们永远不会进步。

然而，我坚定地（但或许是愚蠢地）坚持反对这种习惯的风气，我有不同的理由：教育。在任何情况下，我们的术语可能会被试图学习我们的技术的人看到并理解，无论是通过我们对我们制造的混音器提供的培训，通过使用我们的软件插件，还是通过阅读我们写的技术文档。整个音频行业在技术上使用精确的术语对整个行业是最有利的。

尽管专业人士能够区分极性和相位之间的差异并能够自动在上下文中“选择”使用适当的概念，但是正在学习的人们很肯定会混淆。极性和相位可能是整个音频工程领域中最重要的两个概念。因此，我们要正确的使用它们，特别是在我们面对实习人员/工作学习的学生，志愿者等人时。