Fase dunha onda

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Nun movemento harmónico simple; A é a amplitude e T é o período, dados dous instantes \scriptstyle t_1 e \scriptstyle t_2, tales que \scriptstyle t_1 - t_2 = 2k\pi, k\in \mathbb{Z} presentan a mesma fase da onda.

A fase indica a situación momentánea nun ciclo dunha magnitude que varía ciclicamente, sendo a fracción do período transcorrido dende o instante correspondente ao estado tomado como referencia. Pódese representar un ciclo nun círculo de 360º, dicindo que a fase é a diferenza en graos entre un punto dentro deste círculo e o seu comezo; unha rotación de 360º é equivalente a un ciclo completo.

Problemas de fase[editar | editar a fonte]

Nos sinais complexos resulta máis complicado. A cancelación total é imposible porque dúas ondas nunca son completamente iguais; non obstante, o que si se cancela, sobre todo, son os graves, aínda que os medios perden moita forza e nos agudos prodúcese un efecto chamado phaser, que suma unhas frecuencias e resta outras. A razón pola que se cancelan os graves e non os agudos é a probabilidade: para que se cancelen dúas ondas por completo, teñen que ser iguais e coincidir perfectamente os picos e os vales dunha cos da outra, e iso é imposible, pero si que sucederá a redución de graves de forma notable cando os valores negativos dunha onda sexan os valores positivos doutra. Os graves, por seren ondas máis longas, é máis probable que coincidan en fase, pero os agudos compóñense de vales e depresións moito máis repetidos e estreitos, polo que a coincidencia é practicamente imposible.

Os desfases prodúcense entre dous sinais que, por proviren de diferentes micrófonos ou instrumentos, é dicir, diferentes impedancias, non tardan o mesmo tempo en facer o percorrido entre IN e OUT, polo que as ondas propias de cada sinal poden interferir entre si polo anteriormente explicado. Tamén os desfases poden ser producidos por fallos técnicos, como investidores de fase e procesadores mal axustados ou cables soldados de forma contraria á normalmente empregada. Frecuentemente os desfases son inaudibles e non molestan na mestura, ou na propia gravación, pero noutras ocasións o desfase é perfectamente apreciable pola perda notable na sección de graves.


Solucións[editar | editar a fonte]

A fase pode ser un problema de moi difícil solución nunha gravación con varios micrófonos, sobre todo cando se gravan baterías. Se non se ten en conta a fase, conseguirase un son contundente; é dicir, se o son da caixa entra polo seu micrófono e tamén polos micrófonos aéreos, a fase destes tres micrófonos debe ser a mesma, porque se non aparecerá o problema do desfase e perderase forza na gama de graves, sucedendo este contratempo con calquera interacción entre micrófonos.

O certo é que os problemas de fase son algo bastante habitual e na maioría dos casos aprécianse co oído: cando se sente que o son non ten graves sábese que está fóra de fase, aínda que para se decatar disto dunha forma moito máis precisa e profesional necesítase un "medidor de fase" (algúns plug-ins inclúeno). Cando se sabe que existe este desfase pódese optar por varias solucións eficaces e doadas de executar, como redistribuír os micrófonos empregados dunha forma sutil; cando haxa dous micrófonos fóra de fase débese mover un deles, e un cambio dalgúns centímetros pode ser suficiente, probando pouco a pouco se os graves volven amosar o seu brillo normal.

A solución máis común, un botón no previo do micrófono ou na propia canle da mesa de mesturas de son que inviste a polaridade do sinal eléctrico, non sempre funciona; é un cambio de 180º e, en moitos casos, iso pode ser demasiado. Existen ademais outros aparatos que poden arranxar este problema variando a fase dende 0º a 180º con todos os pasos intermedios; teñen un circuíto interno de retardo que se pode cambiar ata atopar un punto que guste, facéndoo de oído.


Representación matemática[editar | editar a fonte]

No caso dunha onda sinuosidal que avanza no sentido dos x crecentes, se \scriptstyle{A_\circ} é a amplitude, \scriptstyle{\omega} a pulsación (en radiáns por segundo), k o número de onda (en 1/m), t o tempo (en segundos) e x a posición (en metros), pódese escribir:


A(x,t) = A_0 \cos(k x - \omega t + \varphi_0)\,

O ángulo de fase desta onda é o argumento \scriptstyle \varphi = (kx -\omega t +\varphi_0)  no caso xeral toda onda estacionaria pódese representar mediante unha función do tipo:


\mathbf{A}(\mathbf{r},t) = \mathbf{A}_0(\mathbf{r})
\cos(\mathbf{k} \cdot \mathbf{r} - \omega t + \varphi_0)

E nese caso xeral a fase é o argumento da función que contén a dependencia do tempo é a fase \scriptstyle \varphi = (\mathbf{k} \cdot \mathbf{r} -\omega t + \varphi_0), sendo \scriptstyle \varphi_0, a fase inicial.

Non se pode determinar o ángulo de fase dunha onda baseándose nunha soa medida da onda. Medindo os valores en función do tempo ou da posición, pódese deducir o ángulo de fase, pero cunha indeterminación dun múltiplo enteiro de \scriptstyle{2\pi} .

En realidade, o valor do ángulo de fase non é moi útil. O valor verdadeiramente útil é a diferenza de fase ou desfase entre dous sitios, dous instantes ou dúas ondas.

O termo fase no marco da teoría ondulatoria, designa a posición relativa dentro dun ciclo, sexa este ciclo unha variación no tempo, no espazo ou respecto doutra variábel calquera.

No caso das ondas máis empregadas para a análise e resolución de problemas ondulatorios, o das ondas monocromáticas tense que

A(x,t) = A0.sin(ω.t - k.x + α)

onde A0 é a amplitude, ω é a frecuencia angular (en radians por segundo), k é o número de ondas (en 1/m), t é o tempo (en segundos), x é a posición, e α é a fase.

Este uso procede do feito de que, en matemáticas, o termo fase se emprega como sinónimo de argumento dunha función trigonométrica cando este non ten significado de ángulo espacial.

Referencias[editar | editar a fonte]

http://www.hispasonic.com/tutoriales/fase-cara-oculta-audio/37845