[心得] 線性與非線性相位演示

先上影片。詳見完整影片，省時就看懶人包（不少細節都跳掉了）

Clip 1 的樣本是 100 Hz to 1600 Hz 的掃頻
https://youtu.be/NRm8NnAk2iE?t=118

接下來對掃頻樣本複製，以 400 Hz 為中心頻率分別進行低通（LPF）與高通（HPF）
再將低＆高通完的訊號混合

　　 ┌─ 低通濾波 ─┐
100 Hz to 1600 Hz Freq. sweep ［複製］─┤ ├─ Mix
　 　└─ 高通濾波 ─┘

因為兩個濾波後的訊號是相關的，重新混合後期望應該跟原本的訊號沒什差別
沒有發生頻率響應上的問題

分別用線性（FIR）與最小相位（IIR）濾波進行對照測試

Clip 2 線性相位
https://youtu.be/NRm8NnAk2iE?t=192

Clip 3 最小相位
https://youtu.be/NRm8NnAk2iE?t=247

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原始樣本的 Clip 1 與線性相位的 Clip 2 聽起來有差別嗎？
原始樣本的 Clip 1 與最小相位的 Clip 3 聽起來有差別嗎？
Clip 2 與 Clip 3 聽起來有差別嗎？

有一組應該幾乎沒什麼差別，或說差別很小
有差別的應該不難聽出來，請多試幾次。如果實在聽不出來........請就醫（認真）

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防雷

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以下分析一下差別與成因

線性相位與原始樣本相比應該幾乎沒有變化（說好的預振鈴呢？好在木耳聽不出來XD

https://imgur.com/11EZPPZ

左邊顯示低通後能量（RMS）隨時間（掃頻）下降、右邊的高通則相反
一個減一個加，合起來就沒什改變
下方的表顯示混合後的 RMS & Peak 基本上沒太大變化
有點小抖動在可接受範圍，且人類對頻率較敏感，但對振幅的小變化較不敏感

最小相位應該可以明顯聽出來隨時間變小聲、觸底（-14 dB）後又再變大聲

https://imgur.com/pOU66GO

下方的表也顯示出變化，過程中一來一往約 8~9 dB 的音量變化
差到 8 dB 已經不是設備不好所以聽不出來的問題了，真的分不出來請去掛號

原因就是非線性相位的濾波影響到不同頻率的時序，造成相位抵消

※

這影片是在討論母帶處理，那對一般用戶有影響嗎？
當你使用 EQ 、升降採樣率、DAC 本身的 DSP 都會影響到

類比 EQ 都是非線性，數位 EQ 也多半是非線性，只有少部分是線性相位通常會註明

還有最容易影響到的，也就是本影片的 Demo 基本就是個 Crossover
重低音喇叭為什麼通常都有調整相位的功能，因為重低音的能量大如果發生相位抵消
會很明顯

這就是為什麼無法預期的事太多了，照抄哈曼曲線就能複製某耳機的聽感嗎？
如果用一套樣版就能事事如意，後製工程師上起班來可就輕鬆了（根本就會丟工作了吧

所以在使用 EQ 時，請保守勿激進
如果不想煩惱相位問題可選擇使用線性相位，然後接受可能有也可能聽不出來的預振鈴

近年好像也有些設備推使用線性相位就是了
不過這始終是選擇，各有優缺點

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人間五十年、化天のうちを比ぶれば、夢幻の如くなり
^,,,^ 一度生を享け、滅せぬもののあるべきか
(ミ‵ω′)\m/ NOBUMETAL DEATH!!(乂'ω')

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03/28 18:05

開不開要問施主你自己囉，沒標準答案。設成自己聽起來喜歡的

我還以為這影片例子的結果滿直白的說XD

簡單說影片的實驗是生出一個從低到高頻的音軌，複製成兩個 一個送進低通濾波，所以從低到高頻的聲音會由大漸漸變小 一個送進高通濾波，所以從低到高頻的聲音會由小漸漸變大 一個大到小，一個小到大。混音（相加起來再除以二［-3dB］）後振幅就持平了 但如果這個濾波系統不夠線性，差異就會顯現出來

斜率（Ｑ）影響時間上偏多少，越陡時間越扭曲 先忽略群延遲 假設輸入的訊號 1k 2k 3k 4k 5k Hz 的時序分別對準在 1s 2s 3s 4s 5sec 進了非線性的低通後 1k 的 Phase 還在 0度，那 1k 還是會出現在 1sec 但從 2k 後 Phase 開始往負偏，那 2k 就不會準點在 2sec 而會慢一點 like 2.005sec 越高頻對到的 Phase 偏移越大，時間會差越大，造成 timing 不準 也就是下面這張圖的表現

Fig.6 最小相位濾波器輸出 藍色虛線是信號原本應該在的位置（時序），但 16 kHz 的高頻延遲了 85ms 某些受影響的頻率，不在其位，然後就發生 Phase cancellation

中間是 180度的相位差，就完全互相抵消了 影片的例子是偏了一些抵消了一小部分，所以中間的音量凹下去