位相キャンセルは、同じ音の2つのバージョンを重ねたときに、波形同士が打ち消し合うことで起こります。一方が押すところで、もう一方が引いている状態です。結果として、低音の抜けた、薄くこもった音になります。1つの音源が2本のマイクに届いたときや、ステレオファイルの2つのチャンネルをモノラルに合算したときに発生します。確認するにはモノラルで聴き、直すには、片方の信号の極性を反転する、片方のトラックを時間方向にずらす、または不要なマイクをミュートします。
まとめ
要点：
- 同じ音の2つのコピーは、そろっていれば強め合い、逆向きなら打ち消し合う。
- 主な原因：1つの音源に2本のマイク、マイク同士のかぶり、近くの壁からの反射。
- 症状：低音が弱く、薄くこもった音。モノラルでさらに悪化する。
- 確認方法：モノラルで聴く。
- 直し方：極性を反転する、トラックの時間を合わせる、マイクを1本にする。
位相キャンセルとは？
音は波です。空気の圧力が上がったり下がったりし、マイクがそれを山と谷のある波形に変えます。2つの波形をミックスすると、瞬間ごとに単純に足し合わされます。両方が一緒に上がり下がりすれば、結果は2倍の大きさになります。片方が上がるちょうどそのときにもう片方が下がれば、足した結果はゼロになります。物理学では、前者を建設的干渉、後者を破壊的干渉と呼びます。サイモンフレーザー大学のHandbook for Acoustic Ecology が、この2つを定義しています。
音声の場合、2つの信号が正確に正反対であることはまれです。多くの場合、片方がもう片方のわずかに遅れたコピーになっており、結果は周波数によって変わります。ある周波数はそろって大きくなり、別の周波数は山と谷がぶつかって消えます。そのため、位相キャンセルは録音を無音にするのではなく、たいていは中身の抜けた音にします。
| 2つの信号の関係 | ミックスしたときに起こること |
|---|---|
| 同一で、時間もそろっている | 足し合わされる。6 dB大きくなり、何も失われない |
| 同一で、片方の極性が反転している | 完全に打ち消し合う。無音になる |
| 片方が1ミリ秒未満から数ミリ秒遅れている | コムフィルター。一部の周波数が大きくなり、一部が消える。薄くこもった音 |
| 関係のない音同士 | 打ち消しは起こらない。単に一緒に鳴る |
位相と極性は同じではない
この2つの言葉は、同じ意味のように使われることがよくあります。極性は、波形がどちら向きかということです。反転すると、すべての山が谷になります。位相は、波に沿った時間上の位置です。つまり、位相の差は遅れから生じます。反転した信号も遅れた信号も打ち消しを起こしますが、対処法は異なります。極性はスイッチで直し、遅れは信号を時間方向に動かして直します。
原因
2本のマイクと1つの音源
ギターに2本のマイクを立て、1本を近く、もう1本を少し離して置くと、音は2本目に遅れて届きます。音は1ミリ秒に約34センチ進むため、距離の差が17センチなら0.5ミリ秒の遅れになります。これは、1,000 Hz付近の周波数を打ち消し、それより上の帯域全体に色を付けるのに十分な遅れです。特殊なケースが、スネアドラムの上と下のように、向かい合った2本のマイクです。ヘッドが一方に近づくとき、もう一方からは遠ざかるため、2つの信号は逆の極性になります。
ポッドキャストでのマイクのかぶり
1つのテーブルに2人がいて、それぞれにマイクがある場合、どの声も2回拾われます。近いマイクには大きく、もう一方のマイクには数ミリ秒遅れて小さく入ります。ミックスすると、遅れたコピーが直接の声を痩せさせます。2つの音量が近いほど、影響は強くなります。
壁や机からの反射
マイクが1本でも影響を受けることがあります。近くの壁や机の天板で跳ね返った声は、少し遅れてもう一度届き、マイクの中で直接音と混ざります。このコムフィルターは録音に焼き付いてしまい、あとから取り除くことはできません。
モノラルで再生されるステレオファイル
広がりの強いステレオエフェクトや、間隔を空けた2本のマイクによるステレオ録音は、2つのスピーカーでは問題なく聞こえます。チャンネルが空気中でしか混ざらないからです。単体スピーカーでは、チャンネルが電気的に足し合わされ、左右で逆向きになっている成分が打ち消されます。モノラル再生がなぜこれほど多いのかは、ステレオとモノラルの違いで説明しています。
見分け方
- モノラルで聴く。2つのチャンネルを合わせたときに、音が細くなる、小さくなる、低音がなくなる場合は、何かが打ち消されています。ステレオ→モノラル変換ツールは、モノラルに合算した音を再生し、チャンネルの一致度を表示します。
- マイクを1本ミュートする。2本より1本のほうが録音が太く聞こえるなら、2本が互いに邪魔をしています。
- 相関メーターを見る。+1に近い値は、チャンネルが互いを支えていることを、0を下回る値は打ち消し合っていることを意味します。位相反転ツールには、信号全体用と低音用のメーターがあります。
位相キャンセルの直し方
最も簡単な方法から試し、効果がないときだけ次に進んでください。
ステップ1： 極性を反転する
2つの信号の片方を反転して、聴き比べます。低音が戻り、音が太くなれば、それで完了です。ステレオファイルの場合は、位相反転ツールで開き、片方のチャンネルを反転して、モノラルチェックをオンにして聴いてください。
ステップ2： トラックの時間を合わせる
反転しても改善しない場合、原因は遅れです。音声編集ソフトで両方のトラックを拡大し、遅れているほうを前にずらして、同じピークが両方で同じ位置に来るようにします。数サンプルの違いで結果が変わることもあります。
ステップ3： 2本が邪魔し合うならマイクを1本にする
どちらも効果がない場合は、弱いほうの信号を下げるか、ミュートします。ポッドキャストのかぶりには、話していない間は各マイクを閉じるゲートが有効で、二重に拾われた音の大部分を取り除けます。ノイズゲート＆ディエッサーは、1つのトラックに対してこれを行います。
ステップ4： もう一度モノラルで確認する
修正のあとは、もう一度モノラルに合算した音を聴いてください。修正した録音は音量が上がるため、書き出す前にピークを確認します。LUFS＆ピーク解析ツールで確認できます。
録音時に防ぐ方法
- 3対1のルール：2本目のマイクは、1本目とその音源の距離の3倍以上、1本目から離して置きます。そうすれば、かぶりは十分に小さくなり、ほとんど害がなくなります。
- 近づける：各マイクが自分の話し手に近いほど、かぶりの割合は小さくなります。
- 硬い面から離れる：壁から数歩離れ、机の上に柔らかいものを敷くと、反射が弱まります。
- 本番前に確認する：10秒ほど録音してモノラルで聴き、こもって聞こえる場合はマイクを動かします。
録音に位相の問題がないか確認する
片方のチャンネルを反転し、モノラルに切り替えて、音が打ち消されていないかをメーターで確認できます。
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