Los términos «fase» y «polaridad» a menudo se usan indistintamente en audio, aunque técnicamente significan cosas diferentes. Si alguna vez te has preguntado acerca de la diferencia entre fase y polaridad, has venido al lugar correcto para averiguarlo.
¿Cuáles son las diferencias entre polaridad y fase en el audio? La polaridad hace referencia a la posición de una señal de audio por encima o por debajo del valor/voltaje de referencia. Invertir la polaridad de una señal intercambiará voltajes positivos y negativos. La fase hace referencia a un punto a lo largo de la forma de onda de una señal de audio. En formas de onda repetitivas, cada ciclo completo tendrá 360º de fase.
En este artículo, definiremos polaridad y fase más claramente para comprender mejor las diferencias entre los dos términos.
¿Qué es la polaridad?
La polaridad es quizás el más simple de los dos términos de entender, así que comencemos con él. Cualquier señal eléctrica o forma de onda (incluidas las señales de audio analógicas y sus representaciones digitales) tiene polaridad.
La polaridad de una señal de audio hace referencia a su posición por encima (positiva) o por debajo (negativa) del valor/voltaje de referencia. Esta línea de referencia o línea mediana está en «amplitud cero» independientemente del valor de la señal mediana/de referencia (esto tiene en cuenta el voltaje de polarización y otras compensaciones).
Entonces, la polaridad de una señal es esencialmente una función de sus puntos positivos y negativos a lo largo de su forma de onda.
Por sí misma, la polaridad no es tan interesante para nosotros en el audio.
Sin embargo, cuando tenemos múltiples señales, vale la pena considerar la polaridad. Esto es especialmente cierto si las señales son copias entre sí.
Si tuviéramos dos señales idénticas, podríamos sumarlas para lograr el doble del nivel de señal. Esto se puede visualizar a continuación:
Ahora, si tuviéramos que cambiar la polaridad de la segunda señal (azul), las dos señales idénticas se cancelarían por completo. Los puntos de amplitud positiva en una señal interferirían destructivamente con las amplitudes negativas de la otra y viceversa. El resultado se vería así:
El beneficio de la polaridad, especialmente cuando se trata de señales idénticas, es que no cambiamos la fase al retrasar ninguna señal. Más bien, simplemente estamos cambiando o invirtiendo la polaridad para que todos los valores positivos se vuelvan negativos y todos los valores negativos se vuelvan positivos.
La polaridad es ciertamente importante en la tecnología de audio. Consideremos algunos casos en los que se debe considerar la polaridad:
Conexiones de polaridad y altavoz
Los altavoces suelen tener terminales de entrada positiva y negativa. El cable positivo del altavoz conecta la terminal de salida positiva del amplificador a la terminal de entrada positiva del altavoz. El cable negativo del altavoz, por el contrario, conecta la terminal de salida negativa del amplificador a la terminal de entrada negativa del altavoz.
Intercambiar estos dos cables, en teoría, haría que el altavoz extraiga aire cuando se supone que debe empujar aire y viceversa.
Si solo hay un altavoz en un sistema, el efecto de mezclar los cables de los altavoces será mínimo e imperceptible.
Los problemas ocurren cuando se usan varios altavoces, como en un sistema estéreo, y uno o más altavoces están en polaridad inversa a los otros altavoces. Esto causará problemas significativos de interferencia destructiva dentro del entorno acústico.
Si consideramos un par de parlantes conectados con polaridad inversa, obtendremos resultados mediocres, aunque es probable que no tengamos una cancelación absoluta.
En primer lugar, si el audio que se envía a los altavoces está en estéreo, cada altavoz tendrá una señal de audio diferente, para empezar, aunque cualquier elemento común (elementos panorámicos centrales) se verá afectado. En segundo lugar, las distancias entre los altavoces y los oyentes dentro del entorno acústico permitirán que se escuche algo de sonido, incluso si los altavoces están conectados con polaridad inversa entre sí.
Dicho esto, siempre es mejor evitar estos problemas de cableado.
Polaridad y audio balanceado
El audio balanceado es un sistema que transporta una señal analógica mono con tres cables conductores (audio de polaridad positiva, audio de polaridad negativa y tierra común).
Este tipo de transferencia de audio es común en dispositivos de nivel de micrófono (micrófonos y entradas de micrófono), así como en dispositivos de nivel de instrumento de bajo nivel (teclados, etc.) y ayuda a minimizar la degradación de la señal en tramos de cable largos.
Los dos cables de señal en audio balanceado se anulan entre sí ya que transportan señales que tienen polaridad opuesta entre sí. Una entrada balanceada, por lo tanto, requiere amplificadores diferenciales. Estos amplificadores diferenciales suman efectivamente las diferencias entre los dos cables de señal mientras eliminan el ruido inducido que sería común a cada cable de señal. Este proceso se conoce como rechazo de modo común.
Para obtener más información sobre el audio balanceado y los micrófonos, consulte mi artículo ¿Los micrófonos emiten audio balanceado o no balanceado?
Polaridad y grabación/mezcla
Al grabar y mezclar audio, debemos tener en cuenta la polaridad y la fase, aunque, en esta sección, nos preocupa la polaridad.
Es probable que encuentre interruptores de inversión de polaridad o de “cambio de fase” en preamplificadores, consolas, estaciones de trabajo de audio digital y otros equipos de audio. La frase «cambio de fase» es en realidad un nombre inapropiado, ya que la acción real de estas opciones tiene que ver con invertir la polaridad (quizás de ahí proviene parte de la confusión).
Las inversiones de polaridad pueden ser esenciales en las sesiones de grabación y mezcla para alinear mejor las diversas pistas de la sesión. Sabemos cómo las señales mal alineadas interfieren destructivamente cuando se suman/mezclan, por lo que nos conviene tener las mejores relaciones entre las amplitudes positivas y negativas de nuestras señales.
Cuando se colocan dos micrófonos uno frente al otro (algo común al microfonear la parte superior e inferior de un redoblante), la probabilidad de que una señal sea positiva mientras que la otra sea negativa (y viceversa) es alta. . Este también es el caso cuando dos micrófonos configurados para capturar la misma fuente a diferentes distancias no están colocados correctamente para tener en cuenta el retraso en las ondas de sonido.
Para obtener más información sobre el posicionamiento del micrófono, consulte mi artículo Los 23 mejores consejos para una mejor ubicación del micrófono.
También es posible que queramos invertir la polaridad de las muestras para que coincidan mejor con las otras pistas de audio de la sesión.
Tenga en cuenta que, en estos casos, no estamos tratando con formas de onda idénticas. Sin embargo, cambiar la polaridad de una señal puede ayudar a que se alinee mejor con las otras.
¿Qué es la fase?
Ahora que sabemos qué es la polaridad, analicemos la fase. Comenzaremos nuestra discusión sobre la fase comparándola con la polaridad antes de profundizar en la fase en sí y cómo se usa en el audio.
La fase se refiere a la posición de un punto en el tiempo en un ciclo de onda, medida en grados. En una forma de onda periódica, como una señal de audio repetitiva (como la onda sinusoidal), el comienzo de una forma de onda comienza en 0º y se repite cada 360º.
La fase es una función del tiempo, y las frecuencias más altas (que tienen longitudes de onda más cortas) tardan menos en realizar su ciclo completo de 360º.
Este ciclo y fase se puede visualizar en el siguiente gráfico:
Invertir la polaridad de esta forma de onda se vería así:
Tenga en cuenta que, en este caso muy específico, invertir la polaridad es lo mismo que cambiar la fase 180º (suponiendo que la onda sinusoidal se repite infinitamente con la misma amplitud).
Sin embargo, alterar o “cambiar” la fase efectivamente significa mover la señal en el tiempo, mientras que la inversión de polaridad no lo hace.
Si tuviéramos que tomar otra forma de onda básica como la onda de diente de sierra, tendríamos resultados muy diferentes entre invertir la polaridad y cambiar la fase 180º.
Aquí hay una superposición de una onda de diente de sierra original y una copia invertida:
Aquí hay una superposición de una onda de diente de sierra original y una copia desplazada 180º:
Las cosas se vuelven aún más diferentes una vez que comenzamos a lidiar con formas de onda de audio complejas (que comprenden la gran mayoría del audio).
De hecho, la fase, en el sentido más verdadero en el contexto de la repetición de formas de onda, no es necesariamente lo que estamos discutiendo en el audio, ya que estamos principalmente interesados en formas de onda altamente complejas y no repetitivas. Sin embargo, la idea de que la fase es la ubicación dependiente del tiempo sobre una forma de onda de audio es una idea valiosa para comprender en el audio y se usa a menudo en el mundo de la producción de audio y música.
Entonces, la inversión de polaridad y el cambio de fase no son lo mismo.
Consideremos ahora cómo se usa la fase en el audio:
fase y mezcla
Si bien el cambio de polaridad puede ayudarnos a alinear las diferentes pistas en nuestras sesiones de grabación/mezcla, estamos limitados por cuánto podemos alinear realmente cada pista. Pasando al cambio de fase, logramos un control mucho mayor sobre el tiempo de cada pista, lo que nos brinda una herramienta más clínica para alinear nuestras pistas para mejores «relaciones de fase».
También tengo un video sobre la importancia de las relaciones de fase adecuadas en la mezcla. Puedes comprobarlo aquí:
Para obtener más información sobre la fase y la mezcla, consulte mi artículo Mezcla: ¿Qué es la fase y por qué es tan importante hacerlo bien?
Más allá de las relaciones de fase entre pistas individuales, debemos ser conscientes de las relaciones de fase entre nuestros canales estéreo izquierdo y derecho. Son las diferencias entre los canales izquierdo y derecho las que efectivamente nos dan la sensación de amplitud estéreo. Sin embargo, llevadas demasiado lejos, estas diferencias de fase pueden destruir nuestra mezcla y arruinar cualquier posibilidad de una buena compatibilidad mono.
Los medidores de correlación de fase abarcan continuamente de -1 a +1, o de 180º a 0º. Se pueden colocar en pistas estéreo o en el bus de mezcla estéreo para medir la relación de fase entre las formas de onda estéreo izquierda y derecha.
A +1, tenemos una correlación del 100% entre los canales (son exactamente iguales).
En 0, tenemos la «divergencia izquierda/derecha más amplia permisible» o la imagen estéreo más amplia permisible.
Tener el medidor de correlación del bus de mezcla moviéndose entre 0 y 1 es ideal. Las variaciones más pequeñas significan diferencias más pequeñas en el ancho.
En -1, nuestros canales izquierdo y derecho están completamente desfasados y se cancelarán completamente entre sí.
Los valores del medidor de correlación de bus mixto entre -1 y 0 significan que hay problemas de fase significativos que interferirán con el audio estéreo y definitivamente con el audio sumado a mono.
Lo mejor es oscilar entre 0 y +1. Sin embargo, es posible que queramos nuestras mezclas un poco más cerca de +1 para garantizar mejores relaciones de fase entre los canales izquierdo y derecho y, por lo tanto, una mejor compatibilidad mono.
Hablo sobre la importancia de mezclar en mono periódicamente durante la mezcla en este video.
Asegúrese de revisar mis mejores consejos para el ancho en la mezcla en este video de YouTube.
Para obtener más información sobre la importancia de la compatibilidad mono y cómo lograrla, consulte mi artículo Mezcla: ¿Qué es la compatibilidad mono y por qué es importante?
Efectos de fase y audio
La fase se utiliza en varios efectos de audio.
El primero que me viene a la mente es Phaser, que utiliza una serie de filtros de paso total (que producen un cambio de fase como efecto secundario) para producir varias muescas y picos modulados en todo el espectro de frecuencia.
Para obtener más información sobre Phaser, consulte mi artículo Guía completa para el efecto de modulación de audio Phaser.
Hablando de filtros, EQ tiene un efecto secundario inherente de cambio de fase dependiente de la frecuencia en y alrededor de las frecuencias centrales o de esquina. Cuanto mayor/más pronunciado sea el movimiento/filtro del ecualizador, mayor será el cambio de fase (positivo o negativo). Aunque este no es el uso principal del proceso, creo que valdría la pena explicarlo después de hablar sobre Phaser.
También tenemos un ecualizador de fase lineal, que niega cualquier cambio de fase en la señal que se está procesando.
Tengo un video que discute la relación entre EQ y cambio de fase. Compruébalo aquí:
Para obtener más información sobre la ecualización, consulte mi artículo Guía completa para la ecualización de audio y hardware/software de ecualización.
Los efectos como chorus, flanger y vibrato funcionan con un circuito de retardo modulado que modula efectivamente la fase de una señal para producir el efecto (se modula el tiempo de retardo del circuito de retardo).
Para obtener más información sobre los efectos de vibrato, chorus y flanger, consulte los siguientes artículos de Mi nuevo micrófono:
• Guía completa El efecto de modulación de audio Vibrato
• Guía completa del efecto de modulación de audio Chorus
• Guía completa El efecto de modulación de audio Flanger
