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Gráfico de fase

La fase en una medición de transferencia nos entrega información principalmente temporal. En este post se analiza brevemente su forma gráfica y los puntos importantes a tener en cuenta para su correcta lectura.

Partiremos de un caso ideal. Supongamos un parlante que emite tonos puros y un micrófono de medición colocado a 1m de distancia. Para un tono de 343Hz, 1m representa exactamente una longitud de onda (λ = c/f), entonces, la señal que recibe el micrófono habrá “avanzado” 360° desde que se generó en el altoparlante. Por otro lado, la longitud de onda de 514Hz es 2/3 de 1m, es decir, en un metro entran una y media λ de 514Hz, por lo tanto, la fase “avanza” 540° hasta llegar al micrófono (360° de un λ + 180° de medio λ). A medida que aumenta la frecuencia la diferencia de fase entre parlante y micrófono se incrementa debido a la reducción de la longitud de onda.

Fase lineal

En una medición de transferencia (ver: Medición de transferencia) el gráfico de fase sería el siguiente:

fase lineal ej

 

Ambos gráficos representan lo mismo, sólo que en el primero la frecuencia está en escala lineal y, en el segundo, logarítmica. Se hizo de este modo para evidenciar que el incremento de fase es lineal respecto a la frecuencia, es decir, la fase avanza a un ritmo constante.

La velocidad de avance, es decir, la pendiente en el primer gráfico nos da información acerca de la diferencia temporal que existe entre la señal de referencia y la señal medida. Mientras más lejos coloquemos el micrófono de la fuente (más tiempo tarda el sonido en llegar) mayor será la pendiente y la fase avanzará mucho más rápido dificultando la lectura en un gráfico. Muchos programas de medición brindan la posibilidad de compensar las distancias físicas con el uso de un “delay”. Su función es atrasar la señal de referencia hasta sincronizarla con la señal medida. De este modo, el micrófono se acerca virtualmente a la fuente y la gráfica de fase se torna más fácil de analizar.

Ahora bien, al interponer un elemento reactivo en la cadena de audio  (por ejemplo un ecualizador, un cross over, efectos o incluso variaciones en la impedancia acústica) se generan giros de fase. Cierta energía queda almacenada temporalmente en un elemento y se reproduce atrasada. De alguna manera equivale a incorporar un delay selectivo en frecuencia. En un gráfico se observa de la siguiente manera:

fasegiro

Es importante tener en cuenta que los giros de fase denotan atrasos o adelantos relativos de una región del espectro respecto a la referencia. No sería posible que el sonido se adelante a la fuente (algo equivalente a escuchar el futuro).

Existen muchos debates y estudios psicoacústicos sobre los giros de fase. Autores como Ohm (1843) y Helmholtz (1863) afirmaban que el oído humano es “sordo” a los giros de fase de una única fuente. Posteriormente, estudios más recientes confirman que las alinealidades de fase son audibles bajo ciertas condiciones específicas pero inaudibles en programas musicales (ver ref.).

¿Qué opina el lector?

Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Referencia: Lipshitz, P., Pocock, M., and Vanderkooy, J. “On the Audibility of Midrange Phase Distortion in Audio Systems,’ J. Audio Eng. Soc., Vol. 30, No, 9, Sept. 1982, pp 580-595.

 

Facundo Ramón

6 Comments

  1. No creo que el problema este dado por el oido humano propiamente. Pero si me preocupa más que debido a los rebotes del sonido en el entorno y el cambio de fase pertinente, se “encuentren” la onda original y la reflejada con cambio de fase y se atenúen.

    • Hola Bernabe, gracias por comentar. Lo que planteas es cierto, las interferencias destructivas sí se pueden percibir. Sin embargo, lo que se plantean los autores es bajo una condición de ensayo “ideal”, esto es: una única fuente en un recinto anecoico (campo libre). Bajo estas condiciones (similares a un solo altoparlante al aire libre) algunos autores plantean que los giros de fase son imperceptibles (no existen interferencias, sólo retardos temporales de un rango de frecuencias).

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