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法 兹 器

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法 兹 器
移相器(phase shifter或法兹器phaser)利用在声音频率上建立一个或多个沟槽构成独特的声音(镶边Flanger同样使用了沟槽,它是相位变换的特殊情况)。使用简单的滤波器建立沟槽,将滤波输出和输入信号混合,滤波器能设计成独立控制每条沟槽的位置,数目,甚至控制沟槽的宽度,造成许多有趣的可能性。
怎样工作

相位变换所需要的沟槽经常使用一组被称作“全通滤波器”的特别滤波器生成。如同它的名字所提示,所有的频率可以通过全通滤波器,如果你在输入端送进一个正弦波,输出端将出现一个同样幅度的信号。为了完成相位变换,我们只在输出端加了个深度控制(depth),把滤波输出和输入信号混合。[图1]
大家可能有疑问,滤波器让全部频率同样通过,它怎样改变声音?沟槽从何处来?
这里要介绍一个名词相位响应(phase response)。通过全通滤波器的信号虽然在幅度上没有变化,但是在时间上会比不经过滤波器的信号有一些延迟,两个信号之间的差别叫相位延迟(phase lag)。
相位延迟通常用不用时间而用波长的分数值来衡量,跟时间、频率都没有关系。波形的一个周期是360度,90度相当于四分之一周期,180度是半个周期,余类推。图2表示一些不同相位的正弦波,水平轴表示时间。[图2]
一个正弦波形(a),和一些相位延迟的情况。(b)延迟90度,(c)延迟180度,。(d)延迟270度,。(e)延迟360度(整个周期)。注意如果(a)和(c)相加,结果为0,完全抵销。
全部实际的滤波器相位响应都随频率而改变。图3表示可能出现的某种响应情况,有趣的线性响应。左面是幅度响应,不管频率如何,都没有改变。右面表示不同频率的延迟,频率加倍延迟也加倍。这是出现在全通滤波器中的纯粹延迟,没有涉及反馈或混合。一些音频设备称之为“线性相位差”,全部频率成分都没有改变,声音没有任何染色。[图3]
现在我们能够明白沟槽从哪里来的了,只要混合全通滤波器的输出和原输入信号,一些经过180度延迟的频率对原始信号就变成负值而抵消,这里就出现了沟槽。不但180度延迟的频率是这样,-180, -540, -900, -1260等处也同样出现抵消而生成的沟槽, 镶边(flanger)效果就是这样工作的,它可以算一类特别的移相器。
全通滤波器不光是直线特性,我们能够扭曲相位响应,在我们选择的任何地方产生沟槽,其数量取决于滤波器的复杂程度。我们同样能探索用全通滤波器产生更多沟槽的其他方法,例如用一系列的全通滤波器联合代替单一的全通滤波器。链接的滤波器产生更多沟槽,此时的相位响应是全部滤波器的相位响应总和。MXR Phase 90踏板建立声音包含4个阶段,一个全通滤波器在非常高的频率产生约180度相位响应,所以要用多个阶段取得所需的沟槽。不象镶边效果,如果愿意,我们能控制沟槽的宽度。但是这一参数经常由设计的阶段规定,用户不能调整。
还剩下一个问题是沟槽怎样扫描。我们可以用简单的LFO控制合唱和镶边效果的延迟时间扫描,但是对于移相器,它的沟槽频率是经常在变化的。当沟槽上移,你需要把每一步的沟槽频率加倍,而到达扫描的最高点你又需要将沟槽频率减半,返回低点。这就很难用LFO波形控制,而往往需要使用商业产品来控制。对于电路或程序黑客,这里倒是他们施展手脚的好地方。
常用的参数

Depth (Mix/Level)深度
控制滤波器输出,增加参数就是增加沟槽深度。当参数设为1(或100%),沟槽为0到最大(很多情况下人们用“深度”形容沟槽扫描的宽度)。一些多效果器中,深度或电平控制可能是混合部分仅有的控制。

Sweep Depth(Range)
扫描深度
控制沟槽扫描频率上下变动的范围,有时可以选择实际的频率值,有时仅能规定距基本频率多远。

Feedback/Regeneration
反馈/再生
使用反馈能使移相效果更为强烈,实际的做法如图4,将一部分滤波输出加到输入端。有些机器允许设置反馈增益为负,等于从输入中减去输出信号。用多段全通滤波器时,你能将反馈用于各段或全体。[图4]

Speed/Rate速率
控制沟槽扫描频率上下变化的快慢,每秒上下扫多少次。

执 行

模拟世界
模拟电路有多种执行方式,图5是其中之一。为建立动态扫描效果,可以用一些压控设备代替可变电阻。


数字世界
数字系统建立全通滤波器非常简单,图6中正馈和反馈的增益是相反的。滤波器图仅是最简单的示意,用更多的延迟块能构成复杂的变化。
数字全通滤波器同样在一些声音合成技术中很有用,对于许多频率,延迟将是采样周期的若干分之移,当我们试图构成乐器的物理模型时,你能使用这部分延迟建立一种非采样周期整倍数的谐振结构,这一技术是“插值”方式的替换。解决因为并不是所有频率有相同的延迟量,谐波在合成的时候可能出现失调的问题。

立体声移相器
可以沿着立体声镶边/合唱线路使用2个下落沟槽频率不同的滤波器构成立体声移相器,同时有可能用选择性地混合2个滤波器的输出来构成更复杂的声音。一般的结构如图7所示,如果交叉馈送的增益设为0,每个输出送往扬声器,你将得到“空间法兹”,沟槽仅存在于空间,人在房间中走动时可以感觉到。

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