Faza, Filtr Grzebieniowy i „Zasada 3 do 1”

Ten wpis stanowi krótkie uzupełnienie poprzedniego artykułu o kwestii fazy w nagraniach i miksie, a traktuje o jednej z bardzo istotnych zasad pozycjonowania mikrofonów podczas rejestracji instrumentu (instrumentów) więcej niż jednym mikrofonem.

Zasada 3 do 1, bo o niej tu mowa, powinna być brana pod uwagę zawsze, gdy decydujemy się na nagrania wielomikrofonowe, np. w przypadku chóru czy powiedzmy nagrań stereo gitary akustycznej.

Zacznijmy od początku.

Filtr grzebieniowy

Załóżmy, że nagrywamy instrument na 2 mikrofony – jeden ustawiony blisko, drugi lekko dalej. Jak wiemy, dźwięk będzie docierał do tych mikrofonów w różnym czasie – im dalej od źródła dźwięku ustawimy mikrofon, tym ten czas będzie oczywiście dłuższy. Oznacza to mniej więcej tyle, że mikrofon, który jest bardziej odległy od instrumentu, będzie odbierał sygnał z opóźnieniem, co po zsumowaniu sygnału z obu mikrofonów, spowoduje przesunięcia fazowe i znoszenie się niektórych częstotliwości, tworząc tzw. „filtr grzebieniowy”.

Filtr grzebieniowy, to seria „szczytów i dolin” w rozkładzie częstotliwości, która sprawia, że dźwięk wydaje się pusty, cienki i odfiltrowany. Filtr grzebieniowy wygląda mniej więcej w ten sposób:

Aby wyeliminować lub zminimalizować filtrowanie grzebieniowe podczas nagrań wielomikrofonowych, należy postępować zgodnie z zasadą 3:1.

O czym mówi zasada 3:1?

Zasada 3:1 odnosi się ściśle do określania odległości między mikrofonami w przypadku rejestracji wielomikrofonowej, a opiera się na odległości od źródła dźwięku. Mówi ona o tym, że odległość pomiędzy mikrofonami, powinna być 3 razy dłuższa (lub więcej) niż odległość mikrofonu od źródła. Zachowanie takiego dystansu, tworzy różnicę ok. 9 dB w poziomach między dwoma mikrofonami i minimalizuje efekt filtrowania grzebieniowego (głębokość „dolin”) do poziomu poniżej 1 dB, czyniąc go praktycznie niesłyszalnym. W praktyce, oznacza to tyle, że jeśli jeden mikrofon jest oddalony 30cm od instrumentu, drugi mikrofon powinien znajdować się w odległości 90cm od pierwszego.

Miejcie na uwadze „zasadę 3 do 1”, kiedy następnym razem zdecydujecie się na nagrywanie dwoma (lub więcej) mikrofonami jednocześnie. Dzięki temu problemy z fazą podczas nagrywania nie powinny Wam już więcej sprawiać kłopotów.
Zostawić komentarz ?

51 Komentarze.

  1. witaj Igor, " trzy razy dłuzsza lub więcej " co robimy w przypadku kiedy mikrofon pierwszy stoi 30 cm od źródła a 90 cm jest to dla nas za mało czy ma to być 180, 270 czy musimy szukać dalej trikiem z odwróconą fazą na drugim mikrofonie? Pozdrowionka
    Tomek

  2. Tak naprawde jedynym i ostatecznym sedzia w takich przypadkach musi byc Twoj sluch. Obliczenia, wykresy czy mierniki czesto maja za zadanie tylko naprowadzic Cie na dobry tor, ale to Twoje uszy sa odpowiedzialne za podjecie decyzji. A najlepiej po prostu nagrac krotki fragment z danym ustawieniem mikrofonow, posluchac i sprawdzic w DAW, jak sie ma stosunek jednego sladu do drugiego, a potem na biezaco korygowac, jesli zachodzi potrzeba.
    Pozdrawiam

  3. A jak sprawa ma się gdy nagrywamy kolumnę 4 głosnikową dwoma mikrofonami( jeden przy membranie drugi powiedzmy w odległości 80 cm od kolumny?

  4. Obowiązują dokładnie takie same zasady, ale tak, jak mówię – to nasz słuch ma być sędzią. Jak nie jesteśmy pewni, to korzystamy z pomocy DAW i analizujemy nagrany fragment.

  5. A jak zasada 3:1 ma się do różnych technik stereo ? I druga sprawa czy mikrofony powinny być sparowane i mieć taką samą charakterystykę, czy np. pierwszy może mieć nerkową a drugi ten dalszy dookólną ? Zanim zaczne sprawdzać empirycznie chciałbym wiedzieć czy jakieś metody wypracowano?

  6. W większości technik stereo, pozycje mikrofonów są już sprecyzowane, czy będzie to M/S, czy Blumlein, czy X/Y, to membrany mikrofonów ustawia się możliwie najbliżej siebie w przyjętych konfiguracjach. Jedynie w przypadku 'oddalonej pary', czyli tego, co mamy na rysunku w artykule, powinniśmy dbać o zachowanie 3:1.
    Generalnie zaleca się stosowanie sparowanych mikrofonów, a dobór charakterystyki często podyktowany jest konkretną techniką rejestracji.
    Na dniach pojawi się na blogu artykuł opisujący te techniki bardziej szczegółowo.
    Pozdrawiam

  7. Pytam między innymi o to czy zasada 3:1 jest techniką stereo, czy raczej innym sposobem uprzestrzennienia (cóż za słowo hehe)nagrania ?

  8. 3:1 nie jest techniką rejestracji, a zasadą, o której należy pamiętać stosując technikę stereo, zwaną oddaloną parą (spaced pair). Więcej szczegółów wkrótce w artykule. Wypatruj. Pozdrawiam

  9. Ja chyba nie do końca rozumiem tą zasadę 3:1. jesli ma być “3 razy dłuższa (lub więcej)” to oznacza że po odległości 3 razy większej już obojętnie jaką odległość zachowamy? Czy odległość musi iść w proporcjach?! czy przy 30 cm drugi mikrofon może stać np. 100 cm dalej?!
    A jak sprawa się ma przy nagrywaniu orkiestr na wiele mikrofonów?! Czy tu również używając wielu mikrofonów musimy pamiętać o problemie przesunięć fazowych?! Przecież musimy tu ustawić mikrofony względem rozstawienia orkiestry a stosując zasadę 3:1 wyszłoby nam że mikrofon dla sekcji drugich skrzypiec stałby przy altówkach co mijałoby się z celem… jeszcze jedna sytuacja mnie dręczy… Jeśli używamy po jednym mikrofonie dla każdej sekcji instrumentów dętych (bo często zdarza się, że np. obój czy flet ma solo) musimy zachowywać zasadę 3:1 względem mikrofonów dla skrzypiec które są często oddalone o kilka metrów?! I wreszcie jak cała sprawa ma się do pary stereo umieszczonej przed całą orkiestrą?!

    • Przy tego typu nagraniach bazą miksu jest system stereo/system surround. Mikrofony ustawione na poszczególne grupy instrumentów są tak zwanymi podpórkami, je się domiksowuje w małych ilościach do nagrania z systemu głównego, a dodatkowo opóźniając ślady żeby pasowały do systemu głównego.

    • To znaczy że nie mamy tu do czynienia ze słyszalnymi przesunięciami fazowymi?!

    • Zasady 3:1 trzeba sie trzymac tylko w przypadku nagrywania technika AB. Powinienem o tym wspomniec – moj blad. Rzuc okiem na ten wpis:
      https://zakamarkiaudio.pl/2011/01/techniki-nagrywania-w-stereo.html

    • No ale tu również występuje przecież różny czas docierania dźwięku do poszczególnych mikrofonów?!

    • Tomek, zasada 3:1 to po prostu jedna z możliwości, która pozwala zachować w miarę zgodną relację fazową. Ale nie oznacza to, że masz się w nią ślepo wpatrywać. Masz tak ustawić mikrofony, żeby były zgodne fazowo. Możesz wypróbowywać różne odległości – od ‘kapsuła przy kapsule’ przez wszystko pośrednie aż do konkretnie oddalonych. Pytałeś wyżej o odległości i proporcje – nie muszą iść ze sobą w parze (proporcjonalnie) – to jest względnie ustalony dystans, powyżej którego różnice w ciśnieniu akustycznym docierającym do ‘dalszego’ mikrofonu, nie mają już takiego wpływu na wywoływanie zniekształceń fazowych po połączeniu obu sygnałów.

    • wydaje mi się, że nie tylko w stereo, ponieważ gdy mam 2 mikrofony np dyn i poj do kolumny gitarowej(wycelowane w ten sam punkt głośnika, ta sama wysokość itp.) to ustawiając je w linii również stosuję tą metodę, chyba, że się mylę ??

    • Nie za bardzo rozumiem fragment “że nie tylko w stereo…” – co miałeś na myśli?
      Po raz kolejny (i ostatni) powtarzam, że 3:1 to jest punkt startowy, orientacyjny, ostateczna decyzja MUSI być podjęta w oparciu o słuch!

  10. Może zacznijmy od tego, że ludzki słuch postrzega stereofonię (i w ogóle przestrzeń) właśnie na zasadzie przesunięć fazowych (i głośności). Techniki stereofoniczego (i surroundowego) rejestrowania dźwięku zostały stworzone właśnie w oparciu o obserwacje jak ludzki słuch reaguje na dźwięk do niego docierający dochodzący. Dlatego wydaje mi się, że rozważania, które tu są prowadzone, to tak trochę na siłę powstają. W tehcnice AB filtr grzebieniowy powstaje tylko wtedy gdy po nagraniu nie rozbijecie ścieżek skrajnie na lewo i prawo. Poza tym panoramą (czyli właściwie siłą sygnału w obu kanałach monitorów) regulujecie sobie tak jakby wirtualną odległość mikrofonu od źródła, więc nawet tutaj można uznać, że da się sztucznie wytworzyć coś na kształt zasady 3 do 1. Ja jestem zdania, że skoro tylu specjalistów myślało nad tymi technikami mikrofonowania to należy się trzymać uznanych standardów. Jeśli opis techniki mówi, że np mikrofony w technice AB mają być od siebie o 30cm to tyle należy ustawić i kropka. Reszta to już jest kwestia tego co się słyszy z monitorów i ewentualnej korekcji ustanienia mikrofonów, albo realizacji miksu.
    Co do mikrofonów podpórkowych to jak już wcześniej napisałem zawsze można przecież po nagraniu przesunąć ślady żeby pasowały do sygnałów z systemów ogólnego. Wtedy efekt filtru nie wystąpi.

  11. Dzięki za wyjaśnienie ;D

    Moglibyście mi wyjaśnić o co chodzi w systemie surround i jak się go używa?!

    • Tomek, rusz troche glowa. Z tego, co wiem, to google jeszcze zipie i z pewnoscia Cie poratuje spora dawka informacji. I nie pisze tego zlosliwie.

    • O, wyprzedziłeś mnie 😀

    • Surround tłumaczy się jako dźwięk otaczający, więc po prostu chodzi o rejestrację, a potem odtworzenie dźwięku nie tylko samego instrumentu, ale też otoczenia, tak zwanego ambience’u, jak np. odpowiedź katedry, w której występuje chór. System mikrofonowy jest wtedy dosyć rozbudowany. Jest wiele konfiguracji do nagrań surround, ale prawdę mówiąc to temat z najwyższej półki i raczej mało kogo stać w ogóle na zrobienie takiego nagrania. No chyba, że przestrzeń uzyska sztucznie, poprzez zrobienie miksu nagrań studyjnych do 5.1.

  12. Sorry… następnym razem użyję Googli… 😉
    A tak nawiasem mówiąc, to fajną pracę znalazłem na temat technik mikrofonowania.

    • Podlinkuj (oczywiście, jeśli Igor pozwoli), też chętnie coś poczytam, w końcu wiedzy nigdy za wiele ;).

  13. A tak w ogóle znacie jakąś fajną pracę albo książkę na temat sposobów omikrofonowania danych instrumentów? Wiem że często eksperymentuje się z ustawieniem mikrofonu przy źródle dźwięku w poszukiwaniu najlepszego brzmienia, ale chyba istnieją jakieś podstawy?

  14. jest jeszcze jedna sprawa, której mi tu trochę brakuje, zasada 5:1, ponieważ z tego co wiem przy 3:1 odwraca się “fazę” (polaryzację) a przy 5:1 nie, Igor czy mógłbyś powiedzieć coś na ten temat ??

    • O 5:1 nigdy nie słyszałem.
      Przy 3:1 nie odwraca się polaryzacji – po to się ustala optymalną odległość między mikrofonami, żeby tego nie robić.

  15. Jeżeli w trakcie nagrywania zauważycie problem z fazą to co robicie? (np. perkusja)

    Czy zgodnie z zasadą starać się naprawić błąd u źródła czy jednak jeżeli brzmi fajnie, operujecie później w mixie(jest ryzyko nowego zgrania)?

    Póki co stosuje algorytm
    1 – niezgodność faz
    2 – szybkie odwrócenie(często ciężko skupić się przy nagrywaniu)
    3a- pomaga – git
    3b- nie pomaga – operuje majkami.

    Niby fajne rozwiązanie ale zajmujące czas przy nagrywaniu, którego nie jest zawsze dużo a można stracić dobre ułożenie gdzie znowu odtworzenie tego ułożenia może być ciężkie i czasochłonne.

    A może w ogóle za bardzo przejmuje się to sprawą i na tym etapie iść w stronę dobrego dźwięku z pominięciem wpływu faz?

    • Pierwsza zasada, to zawsze poprawić u źródła. Jeśli nagrywasz perkusję, to po prostu przestaw mikrofon – aż będzie “w fazie”. To z reguły jest skuteczniejsze niż samo odwrócenie biegunowości – sygnał raczej rzadko jest w przeciwfazie, raczej będzie to odchylenie rzędu kilkudziesięciu stopni, więc pozycją mikrofonu możesz to spokojnie skorygować. Jeśli masz trudności z usłyszeniem tyuch niezgodności, to nagraj króciutki fragment, spójrz na wykres fal i koryguj na bieżąco. To nie zajmuje wcale długo. Radziłbym nie pomijać tej kwestii przy nagrywaniu, bo później przy miksie będziesz, tak czy inaczej, musiał się z tym zmagać (albo ktoś inny).

    • Kolega z forum przedstawił mi kiedyś taką jedną koncepcję na gary. Jak pewnie łatwo się domyślić najgłośniejszy w zestawie jest werbel, więc np overy dobrze jest ustawić w takiej samej odległości od werbla. Jak komuś sprawia trudność operowanie metrówką to może po prostu użyć kabla mikrofonowego żeby sprawdzić czy środek werbla jest w tej samej odległości od mikrofonów. No czego jak czego ale tego to nie może zabraknąć przy nagraniach ;).

    • Stara, dobra metoda. I dzięki temu, odsłuchując same Overheady – słyszymy ładnie werbelek po środku.

    • No i dobrze:D bo jestem fanem poprawiania u źródła :D, więcej fanu i uczucia:D! xchomik thx za rade:) mysle, ze rowna odleglosc tez pomoze ze zgodnoscia fazy. Nic tylko tworzyc:D! Pozdrawiam wszystkich 😀 i niech faza bedzie z wami;).

  16. Ta cała faza nie musi być chyba taka zła 🙂 Słuchając 1 z moich kawałków dałbym sobie głowę uciąć, że hihat grający 4 uderzenia w takcie zawsze za 3cim uderzeniem ma jakby zwiększoną “wysokość dźwięku” (rzekomo hihaty nie mają czegoś takiego, niemniej z tego, co pamiętam, to chociażby rompler Stylus pozwalał na zmianę pitcha każdego dźwięku, więc to takie czepialstwo w sumie), jakbym go lekko odstrajał zawsze, tymczasem to jest jedno i to samo uderzenie powielone wielokrotnie na ścieżce. Efekt całkiem przyjemny i niezamierzony i rzekomo jest wynikiem filtracji grzebieniowej powstałej po zmiksowaniu wszystkich tracków w całość. 🙂 A może to jakiś efekt psychoakustyczny… 🙄

    • Oczywicie, że nie musi być zła – zależy o jakim zjawisku rozmawiamy. Weź choćby technikę M/S, gdzie podstawą jej istnienia jest odwrócenie fazy jednego z kanałów sygnału bocznego (różnicowego).

  17. Całkiem fajny artykuł ostatnio nagrywałem swój bas na dwóch mikrofonach beta 58a i pojemnościówka pg 81 porównałem rozmieściłem je 3:1 i porównałem ślady i rzeczywiście mijały się w fazie o równiótkie 180 stopni przełącznik na preampie załatwił sprawę a brzmi jak trzeba!!! Jutro nagrywam dalej

  18. “Zasady 3:1 trzeba sie trzymac tylko w przypadku nagrywania technika AB. Powinienem o tym wspomniec – moj blad. ”

    Ale wtedy nie bedzie to technika AB. Technika AB jest zaprzeczeniem metody 3:1. Możesz dokładnie rozjasnić pojęcie 3:1? Co sie dokładnie dzieje kiedy np zastaosujemy 2:1 albo 1:1 a co kiedy 3:1, chodzi tylko odecybele?

    • Jak najbardziej nadal będzie to AB. Patrz na ostatni rysunek. Możesz rozsuwać mikrofony w dowolnej odległości od źródła i kompensować odległości między jednym a drugim, żeby ciągle trzymać się w 3:1 i nadal nagrywać w konfiguracji AB. W akapicie “O czym mówi zasada 3:1” jest przecież napisane, o co chodzi. Co więcej tu wyjaśniać? 🙂 Jak nie zadbasz o minimum trzykrotną odległość między mikrofonami, to będziesz miał różne “kwiatki” z fazą. Może wystąpić filtrowanie grzebieniowe, znoszenie się częstotliwości. To wszystko jest napisane w artykule. Kurcze, przeczytałeś go w ogóle? 🙂

  19. Tak, przeczytałem cały artykuł uważnie, stąd moje pytania, bo dostrzegam pewnie nieścisłości;). Co do metody 3:1. Prosiłbym Cię o bardziej matematyczno-fizyczne wyjaśnienie tego zjawiska. To, że będą rózne kwiatki, wszyscy wiedzą, ale dlaczego one powstają?;) i dlaczego 3:1 nie dotyczy innych technik, np ORTF czy XY?..A wracając do metody AB. Wszelkie rysunki i diagramy obrazujące tę metodę pokazują, ze odległość od mikrofonów zawsze jest mniejsza od odległości mikrofonów od źródła.

  20. Co do AB, to widziałem zgoła odmienne rysunki tej metody. Wychodzi na to, że różnie jest interpretowana ta technika, chociazby przez Pana Sztekmilera. Napisałeś :”Jak niby 3:1 ma obowiązywać w technice XY?” No właśnie ni jak. Pytanie, czemu w AB brak spełnienia warunku 3:1 powoduje kwiatki a w ORTF czy XY (wiadomo, że się nie da zastosować 3:1) nie powoduje kwiatków?

    • Bo kapsuły są na tyle blisko siebie, że mikroskopijne (w przypadku XY), a minimalne (w przypadku ORTF) różnice w odległości od źródła dźwięku nie są w stanie spowodować “kwiatków”. Czas docierania dźwięku do obu kapsuł jest niemal identyczny – dlatego. W przypadku AB te różnice są spore, masz różne czasy, opóźnienie, etc. I wtedy powstają problemy fazowe.

  21. No to weźmy sytuację, gdzie w technice AB źródło dźwięku znajduje się w centrum i ma taka samą odległość do obydwu mikrofonów. Wtedy też będą “kwiatki”?. I weźmy inną systuację. Ustawiamy dwa mikrofony zwrócone twarzą do siebie a dokładnie pośrodku nich źródło dźwięku, które patrzy do góry, czyli np. werbel. Też będą kwiatki? Przepraszam, próbuje tylko zrozumieć co ma odległość dwóch mikrofonów od siebie z niezgodnoscią fazową;)

    • Podstawą niezgodności fazowej jest dystans, który przekłada się na czas docierania sygnału do kapsuły. Jeśli do jednego z mikrofonów sygnał dotrze lekko później i potem odtworzysz sygnał z dwóch mikrofonów jednocześnie, to nałożenie się na siebie tych dwóch sygnałów w różnych cyklach fazy powoduje problemy. Skoro masz książkę Sztekmilera, to zajrzyj do niej, bo wierzę, że jest to tam opisane. Dodatkowo rzuć okiem na punkt III w tyn artykule: https://zakamarkiaudio.pl/2013/03/terminologia-audio-i-slowotworstwo.html – fragment o fazie sygnału. Jeśli chodzi o Twoje pytania (sytuacje), to w pierwszym przypadku nie będzie kwiatków (teoretycznie), bo czas docierania będzie niemal identyczny. Ale dochodzą jeszcze takie rzeczy jak wpływ pomieszczenia, jeśli będzie niesymetryczne, to zanim sygnał trafi do mikrofonów, trasa docierania do jednej kapsuły może być delikatnie inna niż w przypadku drugiej. Jeśli mowa o drugiej sytuacji (mikrofony twarzą do siebie…), to na 99% sygnały będą w przeciwfazie.

  22. Ok, ja to wszystko rozumiem, ale nadal nie kapuję dlaczego są problemy w przypadku nie zastosowania sie do reguły 3:1, mimo zgodności fazowej.

    • Musisz rozróżnić suchą teorię od praktyki, bo inaczej tego nie złapiesz. W teorii, gdybyś ustawił dwa mikrofony w dokładnie takiej samej odległości od źródła (czy z zachowaniem 3:1, czy bez), to problemów większych by nie było. Dodatkowo zakładając, że źródło dźwięku byłoby IDEALNIE po środku między mikrofonami (tyle, że w odległości) – co by znaczyło, że każdy mikrofon jest idealnie w tej samej odległości od źródła, a sygnał dociera do obu kapsuł w tym samym czasie. W praktyce i w rzeczywistości jest to niemożliwe, bo nikt nie ustawia mikrofonów z linijką, czy co gorsza – z laserem mierzącym odległość co do nanometra. Mikrofony się ustawia tam, gdzie najlepiej brzmią, dlatego jest mało prawdopodobne, że obie kapsuły będą dokładnie w tej samej odległości od źródła dźwięku, a ono będzie dokładnie po środku względem mikrofonów. Stąd, zastosowanie 3:1 gwarantuje Ci zgodność, niezależnie od pozycji mikrofonów względem źródła (tzn. jeden ustawiasz, tam gdzie najlepiej brzmi, a drugim szukasz pozycji, która będzie miała brzmieniowy sens i będzie zachowane 3:1). A druga rzecz, też nie mniej istotna – jeśli masz przykładowo dwa mikrofony na jednym piecu gitarowym, ale on ma dwa głośniki i każdy mikrofon zbiera “swój” głośnik, to miej na uwadze, że zbiera także ten drugi głośnik, tyle że z minimalnym opóźnieniem. Jeśli nie zachowasz 3:1, to po nałożeniu ich dwóch na siebie masz kwiatki. Przy zachowaniu 3:1 ich nie ma. I w teorii, gdybyś teraz odsunął te mikrofony tak, żeby zignorować 3:1 i powiedzmy dał każdy z nich metr od pieca i metr między sobą (co do nanometra), to i tak to nie zadziała, bo opóźnienia wywołane docieraniem sygnału z jednego głośnika do “nie swojego” mikrofonu spowodowałyby chaos w fazie. Trzecia rzecz – nie masz gwarancji, że oba głośniki w piecu brzmią tak samo. Czwarta rzecz – mikrofony musiałyby być identyczne. Piąta – pomieszczenie symetryczne. I tak dalej… 3:1 jest zasadą, która pozwala wyeliminować te zmienne i gwarantuje Ci zgodność, bez kwiatków i problemów. W idealnym świecie nie byłoby problemów, w realnym są. Prościej wyjaśnić nie umiem.

  23. Wszystko ok, ale nadal nie wyjaśniłeś na czym polega metoda 3:1;) Sorry, ale Ty cały czas mówisz o zgodnosci fazowej i o tym, żeby sygnał docierał do dwóch mikrofonów podobna drogą a jesli nie dociera, to żeby trzymac się zasady 3:1. Dobrze, rozumiem, ale skąd ta liczba 3. I czemu nie 2 albo 2,5 albo 4. Co takiego zachodzi w akustyce kiedy jeden mikrofon oddalamy o taką odległość?

    • Pisałem Ci, że naukowego wyjaśnienia nie znam. Widocznie ktoś to kiedyś zbadał. Akurat 4:1 mogłoby jak najbardziej działać, bo zasada 3:1 mówi o co najmniej trzykrotnej odległości.

  24. Ok, dzięki za poświęcony czas mimo wszystko, pozdrawiam;)

    • Spoko, kein problem. Po to tu w sumie jestem, ale niestety (albo na szczęście) nie na wszystko znam odpowiedź 😉

Zostaw komentarz