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相位失真

不改波形,只改相位,就能让正弦长出锯齿般的亮度。

问题

滤波靠削掉高频来变暗,相位失真却能在不削任何东西时让正弦变亮。它改了什么,为什么像锯齿却没有整齐的谐波?

原理

相位失真把一个周期内的读取速度加快或减慢,相当于给相位加了一条折线。波形本身仍是正弦,但周期内的相位不再匀速,于是谐波被重新分配,出现类似锯齿或方波的边缘。Casio 的 CZ 系列用数字查表实现这件事,调制的是读取相位而不是频率。波表换整张波形,相位失真只改读取轨迹。因为不经过滤波器,高频可以一直保留到很靠上的位置。

参数与听感

失真量小时,音色只是稍微变硬;推大后会出现明显的谐振峰与金属感。把相位折点对准不同位置,会产生类似人声元音或木管的共振。包络推动失真量,可以让音头很硬、尾巴变软。折点过陡时会有刺耳的高频,音量也容易突然增大。

听什么

先听一个纯正弦,再听加了相位失真的版本,注意亮度增加但基频没变。然后听它和锯齿的区别:相位失真的高次谐波更不规则,像加了金属味。最后听音头,失真量随包络下降时,声音会从硬变圆。

常见误解

以为相位失真等于相位器;以为它必须靠滤波器收尾;以为数字合成一定冷硬,其实它可以做得很圆。

在库中听例子

9036metallicmelodypiano2C11:58金属铺底与钢琴同场,硬亮边缘不靠滤波扫出详情neutron starsC13:03吉他泛音与金属铺底叠置,高频边缘比常规锯齿更硬详情9089malchakwilder9C13:15钢鼓与卡林巴并置,硬亮瞬态适合对照相位折线详情

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事实来源

  • Casio CZ-101 Owner's Manual — phase distortion description checked, not quoted
  • Curtis Roads, The Computer Music Tutorial — digital synthesis methods checked, not quoted

仅用于核查事实,正文为原创撰写。