Faseforvrengning

Faseforvrengning er et signalbehandlingsfenomen der ulike frekvenser får ulike faseforsinkelsesnivåer når de passerer et system. Selv om amplituden eller magnitude-svaret kan være bevart, kan den samlede bølgeformen endres fordi faseforholdene mellom frekvenskomponentene blir skiftet. Dette kan påvirke hvordan en transient eller en impuls former seg når den returnerer til tidssonen.

Årsaker og begreper: Faseforvrengning oppstår når systemets faserespons φ(ω) ikke er proporsjonal med frekvensen ω. Når fase ikke følger en konstant tidsforsinkelse, varierer gruppeforsinkelsen τ(ω) = -dφ/dω med frekvens. Dette kalles ofte ikke-lineær faserespons og kan gi metningseffekter i tidsdomene selv om magnitude-svaret er jevnt. Minimumsfase og lineærfase er to idealer; lineærfase innebærer konstant gruppeforsinkelse og bevarer bølgeform ved konvolusjon, mens minimumsfase kun spesielt maksimerer hastigheten til faseresponsen uten å bevare tidsmessig form fullstendig.

Effekter: Faseforvrengning kan endre hvordan transienter og plassering av energien i tidsdomene oppfattes. Dette kan påvirke klangfarge, transientrespons og stereo-bilde i lydapplikasjoner. I enkelte tilfeller kan liten faseforvrengning være uproblematisk; i andre kan det få auditive konsekvenser, spesielt ved overlapning av frekvenser i komplekse signaler.

Måling og håndtering: Faserespons og gruppeforsinkelse måles med Bode-plot eller impulse respons. Lydteknikere bruker ofte lineærfase-filtre (FIR) eller all-pass-filtre for å korrigere eller kontrollere fase. Justering av tidsjustering mellom kanaler og bevisst valg av filterdesign kan begrense uønsket faseforvrengning. Å forstå faserespons er viktig ved miksing, mastering og dynamikkanlegg.

Anvendelser og betydning: Innen audio, telecom og bilde-/signalprosesseringssystemer er kontroll av faserespons sentralt for å opprettholde tidsnærhet mellom komponenter og bevare signalets integritet.