Der komplette Leitfaden zur linearen Phasenentzerrung/EQ

Der komplette Leitfaden zur linearen Phasenentzerrung/EQ

Der lineare Phasen-EQ ist ein leistungsstarker Audioeffekt / -prozess, der es verdient, von Audioprofis und Hobbyisten gleichermaßen verstanden zu werden. Dieses Tool kann zu großem Nutzen genutzt werden, unabhängig davon, wie erfahren wir mit EQ sind.

Was ist ein linearer Phasenausgleich? Ein linearer Phasen-EQ ist eine Art der Entzerrung, die das Phasenverhältnis der Quelle nicht verändert. Es gibt keine Phasenverschiebung, Und daher ist die Phase „linear“. Das Erreichen einer linearen Phase ist mit analogen Schaltungen nicht möglich und wurde durch Computercodierung ermöglicht.

In diesem Artikel erfahren wir alles über den linearen Phasen-EQ und wie er im Vergleich zu den anderen EQ-Typen abschneidet. Wir werden die Vor- und Nachteile der linearen Phasen-EQ-Verarbeitung betrachten und uns verschiedene Beispiele ansehen, um unser Verständnis zu festigen.


Inhaltsverzeichnis


Ein Primer zu EQ & Phase

Bevor ich speziell auf den linearen Phasen-EQ eingehe, denke ich, dass es wichtig ist, die Grundlagen der typischen Entzerrung und ihre Beziehung zur Phase durchzugehen, um sozusagen die Bühne dafür zu schaffen, wie leistungsfähig der lineare Phasen-EQ tatsächlich ist.

Fühlen Sie sich frei, zum Abschnitt zu springen Was ist linearer Phasenausgleich? durch Klicken auf den Link.

Was ist Audio-Entzerrung? EQ ist der Prozess der Anpassung der Balance zwischen Frequenzen innerhalb eines Audiosignals. Dieser Prozess erhöht oder verringert die relativen Amplituden einiger Frequenzbänder im Vergleich zu anderen Bändern mit Filtern, Verstärkungen und Schnitten.

Mit EQ können wir den Frequenzgehalt eines Signals effektiv ändern, um ihn optimal an den Mix anzupassen. Wir können wichtige/charakteristische Frequenzen akzentuieren und Problemfrequenzen (Rauschen, Interferenzen, Resonanzen, Zischlaute usw.) reduzieren oder sogar eliminieren.

EQ wird in Mixing, Tone Shaping, Frequenzweichen, Feedback-Steuerung und vielen weiteren Anwendungen eingesetzt. Es ist einfach einer der wichtigsten Audioprozesse, die es gibt.

Mit dem Ausgleich kommt jedoch die Phasenverschiebung (im Allgemeinen).

Die Entzerrung beruht weitgehend auf Filtern, um Frequenzen innerhalb des Audiosignals anzupassen (zu verstärken, zu schneiden oder vollständig zu eliminieren).

Typische Audiofilter in analogen und digitalen Systemen führen zu einer gewissen Phasenverschiebung des Signals.

Bei analogen Schaltungen ergibt sich für jede reaktive elektrische Komponente (im Allgemeinen ein Kondensator) in der Schaltung eine kumulative maximale Phasenverschiebung von 90º in die eine oder andere Richtung.

Die Anzahl der reaktiven Komponenten in einem einfachen Filterkreislauf bestimmt auch die Reihenfolge des Filters und damit das Abrollen/die Steigung dieses Filters (im Allgemeinen gemessen in Dezibel pro Oktave oder Dezibel pro Jahrzehnt).

Bei typischen Minimum-Phase-EQ-Plugins verursacht die Latenz oder Verzögerung der von EQ-Filtern beeinflussten Frequenzen eine Phasenverschiebung.

Viele EQ-Plugins sind so konzipiert, dass sie bestimmte analoge Minimum-Phasen-EQs emulieren, was eine Phasenverschiebung erfordern würde, um Teil der Programmierung zu sein, wenn die Emulation präzise sein soll.

In diesem Abschnitt betrachten wir drei verschiedene EQ-Filtertypen (Hochpass, Tiefpass und Bandpass) und wie sie die Phase des verarbeiteten Signals beeinflussen.

Hochpassfilter & Phasenverschiebung

Ein typischer Hochpassfilter erster Ordnung erstreckt sich auf eine positive maximale Phasenverschiebung von 90º, wenn sich der Filter bis zum Stoppband erstreckt. Die Grenzfrequenz markiert die Hälfte der Phasenverschiebung (in diesem Fall +45º). Dies kann in den folgenden Grafiken visualisiert werden:

Wenn wir uns eine grundlegende analoge Hochpassfilterschaltung erster Ordnung ansehen würden, würden wir eine einzelne reaktive Komponente (den Kondensator CPS):

Hier ist eine Tabelle, die die Reihenfolge beschreibt; Frequenz-Roll-off-Rate/Steigung; Maximale Phasenverschiebung und Grenzfrequenz-Phasenverschiebung von Hochpassfiltern:

Bestellung Roll-off-Rate/Steigung Maximale Phasenverschiebung Phasenverschiebung bei Grenzfrequenz
Erste Bestellung 6 dB/Oktave
20 dB/Dekade
+90º +45º
Zweite Ordnung 12 dB/Oktave
40 dB/Dekade
+180º +90º
Dritte Ordnung 18 dB/Oktave
60 dB/Dekade
+270º +135º
Vierter Orden 24 dB/Oktave
80 dB/Dekade
+360º +180º
Fünfte Ordnung 30 dB/Oktave
100 dB/Dekade
+450º +225º
Sechste Ordnung 36 dB/Oktave
120 dB/Dekade
+540º +270º

Tiefpassfilter & Phasenverschiebung

Ein typischer Tiefpassfilter erster Ordnung erstreckt sich auf eine negative maximale Phasenverschiebung von 90º, wenn sich der Filter bis zum Stoppband erstreckt. Die Grenzfrequenz markiert die Hälfte der Phasenverschiebung (in diesem Fall beträgt sie -45º). Dies kann in den folgenden Grafiken visualisiert werden:

Wenn wir eine grundlegende analoge Tiefpassfilterschaltung erster Ordnung betrachten würden, würden wir eine einzelne reaktive Komponente (den Kondensator CLp):

Hier ist eine Tabelle, die die Reihenfolge beschreibt; Frequenz-Roll-off-Rate/Steigung; Maximale Phasenverschiebung und Grenzfrequenz-Phasenverschiebung von Tiefpassfiltern:

Bestellung Roll-off-Rate/Steigung Maximale Phasenverschiebung Phasenverschiebung bei Grenzfrequenz
Erste Bestellung 6 dB/Oktave
20 dB/Dekade
–90º –45º
Zweite Ordnung 12 dB/Oktave
40 dB/Dekade
–180º –90º
Dritte Ordnung 18 dB/Oktave
60 dB/Dekade
–270º –135º
Vierter Orden 24 dB/Oktave
80 dB/Dekade
–360º –180º
Fünfte Ordnung 30 dB/Oktave
100 dB/Dekade
–450º –225º
Sechste Ordnung 36 dB/Oktave
120 dB/Dekade
–540º –270º

Bandpassfilter & Phasenverschiebung

Ein typischer Bandpassfilter zweiter Ordnung erstreckt sich auf eine positive maximale Phasenverschiebung von 90º am unteren Ende des Stoppbandes und eine negative maximale Phasenverschiebung von 90º am High-End-Stoppband. Die Grenzfrequenzen markieren die Hälfte der Phasenverschiebung. Dies kann in den folgenden Grafiken visualisiert werden:

Im Folgenden finden Sie einen einfachen Bandpassfilter zweiter Ordnung (im Wesentlichen ein Hochpassfilter erster Ordnung in Kombination mit einem Tiefpassfilter erster Ordnung). Hier sehen wir zwei reaktive elektrische Komponenten: den Kondensator für den Hochpassanteil (CPS) und der Kondensator für den Tiefpassanteil (CLp):

Hier ist eine Tabelle, die die Reihenfolge beschreibt; Frequenz-Roll-off-Rate/Steigung; maximale und minimale Phasenverschiebung sowie die Phasenverschiebung bei den Grenzfrequenzen von Bandpassfiltern:

Bestellung Roll-off-Rate/Steigung Maximale Phasenverschiebung Phasenverschiebung bei niedriger Grenzfrequenz Minimale Phasenverschiebung Phasenverschiebung bei High-End-Grenzfrequenz
Zweite Ordnung 6 dB/Oktave
20 dB/Dekade
+90º +45º –90º –45º
Vierter Orden 12 dB/Oktave
40 dB/Dekade
+180º +90º –180º –90º
Sechste Ordnung 18 dB/Oktave
60 dB/Dekade
+270º +135º –270º –135º
Achte Ordnung 24 dB/Oktave
80 dB/Dekade
+360º +180º –360º –180º
Zehnter Orden 30 dB/Oktave
100 dB/Dekade
+450º +225º –450º –225º
Zwölfter Orden 36 dB/Oktave
120 dB/Dekade
+540º +270º –540º –270º

Andere EQ-Filter & Phasenverschiebung

Schauen wir uns ein paar weitere Amplitudenfrequenz- und Phasenfrequenzdiagramme typischer EQ-Filter an, um die Tatsache weiter zu festigen, dass ein typischer EQ eine Phasenverschiebung verursacht.

Ein typischer Bandstoppfilter zweiter Ordnung erstreckt sich auf eine negative maximale Phasenverschiebung von 90º auf der Tiefpass-Stoppbandseite des Filters und eine positive maximale Phasenverschiebung von 90º auf der High-End-Stoppbandseite des Filters. Die Grenzfrequenzen markieren die Hälfte der Phasenverschiebung, und die Mittenfrequenz hat einen vollen Swap von 180º. Dies kann in den folgenden Grafiken visualisiert werden:

Hier sind ein paar Diagramme, die den typischen Frequenzgang und die Phasenverschiebung eines analogen Glocken- / Peakfilters zeigen. Denken Sie daran, dass wir durch die Erhöhung des Q die Bandbreite verringern und die Roll-Offs steiler machen würden. Wenn wir die Verstärkung erhöhen (verstärken oder schneiden), würden wir die Phasenverschiebung erhöhen. In diesen Beispielen beträgt die Steigung etwa 12 dB/Okt mit einem Q von etwa 1,7:

Hier sind Beispiele für Amplituden-FreQuenz- und Phasenfrequenzgraphen für Low-Shelf-Boost- und Low-Shelf-Cut-Filter erster Ordnung. Die Phasenverschiebung beträgt maximal (negativ) bei der Mittenfrequenz des Low Shelf Boost und maximal (positiv) bei der Mittenfrequenz des Low Shelf Cut. Die Phasenverschiebung beträgt in beide Richtungen nicht ganz 90º:

Hier finden Sie Beispiele für Amplitudenfrequenz- und Phasenfrequenzgraphen für Low-Shelf-Boost- und Low-Shelf-Cut-Filter erster Ordnung. Die Phasenverschiebung ist maximal (negativ) bei der Mittenfrequenz des hohen Regal-Boosts und maximal (positiv) bei der Mittenfrequenz des hohen Regalschnitts. Die Phasenverschiebung beträgt in beide Richtungen nicht ganz 90º:

Viele Hersteller versuchen, die Auswirkungen der Phasenverschiebung mit „Minimalphasen“-Designs zu minimieren. Wie wir jedoch besprochen haben, beseitigt nur der lineare Phasen-EQ all diese Phasenverschiebung vollständig.

Bevor wir fortfahren, sollte ich beachten, dass in einigen Fällen Phasenverschiebungen klanglich ansprechende Effekte auf das Audio erzeugen können. In vielen anderen Fällen hat es jedoch den gegenteiligen Effekt. Daher ist es sinnvoll, das Potenzial für phasenverschobene Verzerrungen mit einem linearen Phasen-EQ vollständig beseitigen zu können.

Ich habe ein Video, das den Nebeneffekt des EQ der Phasenverschiebung beschreibt. Schaut es euch hier an:


Was ist linearer Phasenausgleich?

Die lineare Phasenentzerrung ist ein EQ, der keine Phasenverschiebung im verarbeiteten Signal verursacht. Es kann Frequenzbänder effektiv herausfiltern, verstärken und / oder schneiden, ohne einen Phasenunterschied zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen zu verursachen.

Da sich die Phase des Ausgangs gegenüber dem Eingang nicht ändert, wird die Phasenbeziehung als linear bezeichnet, daher der Name „linearer Phasen-EQ“.

Lineare Phasen-EQs wurden durch digitale Signalverarbeitung (DSP) ermöglicht. Plugin-Programmierung und Computerverarbeitungsleistung sind leistungsfähig genug geworden, um die Phasenverschiebung zu beseitigen, die mit der Änderung der Amplitude definierter Frequenzbänder einhergeht.

Daher werden wir immer nur Linearphasen-EQ-Software sehen, was bedeutet, dass lineare Phasen-EQs normalerweise nur in Plugins verfügbar sind.

Die Filter der linearen Phasen-EQ-Plugins analysieren den Frequenzgehalt eines Signals und wenden Verstärkung (positiv oder negativ) über FIR-Filter (Finite Impulse Response) auf die entsprechenden Frequenzen an. Dadurch werden auftretende Phasenverschiebungen effektiv eliminiert.

Was sind endliche Impulsantwortfilter, fragen Sie sich vielleicht?

Wie der Name schon sagt, basieren FIR-Filter konzeptionell auf der Idee eines Filters mit einer Impulsantwort, die eine endliche Dauer hat.

In der Signalverarbeitung bezieht sich die Impulsantwort eines dynamischen Systems (wie EQs, die Audiosignale verarbeiten) auf den Ausgang des Systems, wenn ein kurzer Signalstoß am Eingang präsentiert wird, der als „Impuls“ bezeichnet wird.

In den meisten analogen Systemen dauert die Impulsantwortzeit theoretisch ewig, obwohl die Reaktion selbst als Reaktion auf den Impuls oft relativ kurz ist. Ein analoger Filter kann eine FIR mit komplexen Designs erreichen, obwohl dies für EQ-Designer eher umständlich ist.

In digitalen Systemen kann eine Impulsantwortzeit einfacher mit einer endlichen Dauer ausgelegt werden. Innerhalb dieser definierten Reaktionszeit pendelt sich die Impulsantwort auf Null ein.

FIR-Filter werden ihren Gegenstücken mit Infinite Impulse Response (IIR) vorgezogen, da sie in ihren Designs keine Rückkopplung benötigen (was Verzerrungen innerhalb des Systems verschlimmern kann). Sie sind auch immer stabil und verhalten sich bei extremen Grenzfrequenzen nicht anders.

FIR-Filter sind auch erforderlich, wenn ein linearer Phasen-EQ erreicht werden soll. Ein linearer Phasenfilter kann eine gleiche Verzögerung (gleiche Reaktionszeit) über alle Frequenzen erzeugen und die Phasenverschiebung mit endlichen Impulsantwortfiltern eliminieren.

Aufgrund der Verarbeitung von FIR-Filtern sind lineare Phasen-EQ-Plugins ziemlich CPU-intensiv. Sie verursachen eine Latenz im Signalpfad, während der Computer die digitalen Informationen verarbeitet.

Um dieses Problem zu fördern, verursacht die Tatsache, dass ein linearer Phasen-EQ alle Frequenzen gleichzeitig verzögert, um Phasenunterschiede zu eliminieren, noch mehr „Latenz“ in Form einer tatsächlichen Verzögerung.

Um diese Latenz auszugleichen, verschieben viele lineare Phasen-EQs das Ausgangssignal früher. Obwohl dies die Gesamtverzögerung im Signalpfad drastisch reduzieren kann, gibt es einen Nachteil beim „Vorklingeln“, das mit dem Ausgang passiert.

Beim Vorklingeln geht dem beabsichtigten Ausgangssignal ein Echo des Signals voraus. Dieses Ereignis ist besonders auffällig (und meist unerwünscht), wenn das verarbeitete Signal starke/scharfe transiente Informationen aufweist. Es ist weniger auffällig bei „glatteren“ Signalen.

Der lineare Phasen-EQ handelt also mit dem Potenzial von phasenverschobenen Artefakten für das Potenzial von vorläutenden Artefakten.

Dies macht den linearen Phasen-EQ zu einer guten Wahl für chirurgische/enge Filterung (wie Kerbfilterung), bei der die Steigung(en) der Filter sehr steil sind und die resultierende Phasenverschiebung eines minimalen Phasen-EQ ziemlich extrem wäre.

Es bedeutet jedoch auch, dass der lineare Phasen-EQ wahrscheinlich nicht die beste Wahl für eine sanftere Entzerrung oder als EQ für Signale mit starken Transienten ist.

Lineare Phasen-EQs eignen sich unglaublich gut für die parallele Verarbeitung. Da sie keine Phasenverschiebung einführen, wird es keine unnatürliche Phasenunterdrückung geben, wenn die trockenen (kein EQ) und die verarbeiteten (mit EQ) Spuren wieder miteinander gemischt werden.

Die parallele Verarbeitung mit EQ ist ein unschätzbares Werkzeug im Arsenal eines Mischingenieurs und kann in Kombination mit anderen Effekten verwendet werden, um eine Vielzahl von Ergebnissen zu erzielen.

Denken Sie daran, dass linearer Phasen-EQ normalerweise nur in Plugins erreichbar ist, die nur durch die Codierung / Programmierung begrenzt sind, die in sie einfließt. Daher sind die meisten linearen Phasen-EQs so konzipiert, dass sie vollständig parametrisch sind (warum nicht beim Design des Plugins alles geben?).

Ein parametrischer EQ bietet die vollständige Anpassung einer festgelegten Anzahl von EQ-Filtern. Jedes Frequenzband/Filter kann die Wahl zwischen Filtertyp, Mitten-/Grenzfrequenz, Q-Faktor/Bandbreite und relativer Verstärkung (Boost/Cut) haben. Es ist die flexibelste und leistungsstärkste Art von EQ.


Beispiele für lineare Phasenequalizer

Bevor wir die Dinge abschließen, ist es immer eine gute Idee, einige Beispiele zu betrachten. Schauen wir uns 2 verschiedene lineare Phasenequalizer an, um unser Verständnis dieses EQ-Typs zu festigen.

Liny EQ von Blue Cat

Das Blue Cat’s Liny EQ (Link zum Preis bei Plugin Boutique) ist ein fantastisches Low-Latency Linear Phase Graphic Equalizer Plugin.

Liny EQ von Blue Cat

Dieses Plugin verfügt über 8 Bänder mit festen Mittenfrequenzen bei 120, 330, 640, 2.5k, 5k, 10k und 16k Hertz. Jedes Band kann eine breite ±40 dB Schneiden oder Verstärken bieten, ohne die Phase der betroffenen Frequenzen zu beeinflussen, und kann zwischen normalen / Kerb- und glatten / scharfen Zeichen für bis zu 4 verschiedene Formen geformt werden.

Die Dual-Channel-Version bietet unabhängige Einstellungen für den linken/rechten oder mittleren/seitlichen Kanal sowie eine Stereo-Link-Option.

FabFilter Pro-Q 3

Das FabFilter Pro-Q 3 (Link zum Überprüfen des Preises bei Plugin Boutique) ist ein leistungsstarkes Entzerrungs-Plugin, das alles bietet, was wir uns von einem EQ wünschen können, einschließlich dynamischer, parametrischer, Stereo-, Mid-Side- und natürlich linearer Phasen-EQ-Funktionalität.

FabFilter Pro-Q 3

Bis zu 24 Bänder können einfach zum Pro-Q 3 Plugin hinzugefügt oder entfernt werden. Zusätzlich zu der Vielzahl von Filtertypen (einschließlich Brickwall) bietet der Pro-Q 3 auch die Anpassung der Reihenfolge (dB / Oktavsteigung), der Mitten- oder Grenzfrequenz, der Verstärkung (±30 dB) und des Q-Faktors (0,025 bis 40) jedes Bandes. Jedes Band kann auch so eingestellt werden, dass es auf den linken, rechten oder beiden Stereokanälen oder auf den mittleren oder seitlichen Kanälen wirkt.

Noch wichtiger ist im Kontext dieses Artikels die Tatsache, dass all diese Funktionen mit linearer Phase erreicht werden können. Tatsächlich können Benutzer in diesem leistungsstarken EQ-Plugin zwischen den Modi Zero Latency, Natural Phase und Linear Phase wählen.


Was sind die verschiedenen Arten von EQ? Wenn es um die Audio-Entzerrung geht, gibt es mehrere Arten von EQ, die Sie beachten sollten. Sie lauten wie folgt:

  • Grafik EQ
  • Parametrischer EQ
  • Halbparametrischer EQ
  • Dynamischer EQ
  • Linearer Phasen-EQ
  • Passiver EQ
  • Regale EQ
  • Stereo-EQ
  • Mid-Side-EQ

Was ist dynamischer EQ? Dynamischer EQ ist eine Art der Entzerrung, bei der der EQ bestimmter Frequenzen dynamisch ausgelöst wird, wenn diese Frequenzen eine eingestellte Amplitudenschwelle im Audiosignal überschreiten. Dynamic EQ verfügt wie ein Kompressor über Schwellenwert-, Angriffs- und Freigabeeinstellungen, um den EQ eines Signals dynamisch zu verändern.


Die Auswahl der besten Audio-Plugins für deine DAW kann eine herausfordernde Aufgabe sein. Aus diesem Grund habe ich den Comprehensive Audio Plugins Buyer’s Guide von My New Microphone erstellt. Schauen Sie es sich an, um Hilfe bei der Bestimmung Ihrer nächsten Audio-Plugin-Käufe zu erhalten.


Ähnliche Beiträge

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert