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扩声系统中减少产生啸叫的措施

发布日期:2020-08-19 浏览量:229次
为了抑制啸叫的产生,需要做不少工作,首先是在建筑声学设计上考虑这方面的工作,通常情况下不由扩声系统设计人员决定,例如将建筑设计成什么样的尺寸,什么样的形状,内部装修如何设计等,一般在扩声系统招标前已基本确定了,你面对的往往是一个已经完工的建筑,或者建筑结构已经完工,只是正在准备装修。并且装修方案也已确定,因为大多数业主并不了解建筑物的形状、尺寸、装修会影响将来的扩声效果,所以在最初很少考虑建筑声学的设计是一门专门的科学,需要专门的人员来进行设计,还有更多的情况是后来改变建筑用途才需要增加扩声系统的,面对这样的实际情况,如果你接手扩声系统设计时,装修还没有完成,那么你应该就此建筑的情况进行初步的声学估算,看混响时间是否过长,是否会产生声缺陷的凹形曲面,在传声器附近是否存在强反射的反射面,尤其是将来传声器是否会正对着墙反射的界面,如果确实存在问题,那么你应该与业主商量适当修改装修方案。
对相位平衡条件很难有效采取破坏措施,因为破坏了这个频率在这条反馈路线上的相位平衡,也许正好又满足了那个频率在那条反馈路线上的相位平衡,所以我们应重点在破坏幅度平衡上下功夫,首先应该尽可能使反馈信号的幅度不容易满足幅度平衡的条件,这就要求返回到传声器的反射声波尽可能不要太强,为此应该在建筑声学上,或者说装修上采取必要的措施。
在建筑声学有了基本保证后,应进行正确的音箱系统设计,尤其是声场设计,这里我们主要探讨与减少声反馈引起啸叫相关的声场设计,不讨论声场设计的其他方面,首先要尽可能使传声器不处于扬声器的直达声场内,这是减少声反馈引起啸叫的重要条件,也就是要正确布置扬声器系统和传声器的位置,包括选择扬声器系统的指向特性,放置位置,角度等,同时要考虑传声器指向特性的选择,放置位置的确定,以及传声器面对的界面是否为强反射界面,距离界面的远近,传声器附近是否有强反射体的,当受条件所限传声器零度所对墙体距离太近,并且墙体为强反射面时可以考虑加挂厚且多褶的吸声较好的挂帘,以减少反射声强度,在这里我们要强调扬声器系统传声器的频率响应特性也会影响啸叫的产生,当扬声器系统的幅度频率响应曲线出现比较多的尖峰时,就容易形成啸叫,因为在这些尖峰所在的频率点的增益比平时增益大,那么这些频率点的闭环放大倍数就容易满足大于一的条件,就容易产生啸叫,同理,传声器的幅度频率响应曲线上出现比较多的尖峰时也容易产生啸叫,这是被实践证实了的,所以在选择扬声器系统和传声器时,除了要关心其他技术指标外,还应该关心他们的幅度频率响应曲线是否相对比较平滑,出现尖峰的频率点越少越好,尤其是不要出现比较大的尖峰,相对比较起来幅度频率响应曲线上出现一些低谷比出现尖峰要有利一些,还要说明的是在同一个扩声系统中使用的传声器数量越多,可能产生啸叫的频率点也越多,几乎是随传声器数量成倍的增加,抑制啸叫的难度也越大,所以在使用过程中,应该尽可能将那些不再使用的传真机置于关断的状态。
在这些工作的基础上,为了进一步抑制啸叫,有必要采用专用设备来补救,最早由采用以移频器、移相器来抑制啸叫的,但是采用移频器抑制啸叫存在一定的缺点,通常移频器可以将输入信号频率改变3Hz-5Hz后输出,这样使扬声器系统出来的声音再次进入传声器时与原频率不相等,从而避免啸叫产生,但是在信号的低频段,频率改变3Hz-5Hz已足够使人听觉到音调的变化,因为升高或者降低半个音阶,实际上就是频率变化将近6%,对于50Hz的信号改变,3Hz就相当于改变了半个音阶,肯定能感觉到音调的变化,但是在纯语言扩声时,使用移频器抑制啸叫还是相当有效的,并且也不容易感觉到音调有多大变化,对于采用移相器抑制啸叫,它是通过将输入信号移动一定的相位后输出,来达到使原先满足相位平衡条件而产生的啸叫被破坏,但是一条路径、某个频率的反射声的相位平衡条件被破坏了,也许是另外一条路径,另外一个频率的反射声又满足了相位平衡条件,从而又产生新的啸叫频率点,所以抑制啸叫的效果并不是非常好,还有一种方法是使用1/3倍频程均衡器拉低啸叫频率点相应频段的增益来抑制啸叫,这不光要求操作人员有一定技巧,还由于为了抑制啸叫而拉低的频段的带宽比较宽而影响音质,最少为1个三分之一倍频程频段带宽,有时当振荡频率点处于两个1/3倍频程频率的交界点附近时,不得不将两个相邻的1/3倍频程频段同时拉低,此时对音质的影响就更大了。
目前很多扩声系统中配置有一种称为反馈抑制器的设备,反馈抑制器首先由美国的赛宾公司研制出来,目前已有不少公司推出了相似功能的反馈抑制设备,甚至在新投放市场的数字音频系统,例如数字媒体矩阵等设备中已经包含了反馈抑制器的功能,赛宾的反馈抑制器能根据萧叫形成的机理,自动找到啸叫频率点,并且自动生成窄带滤波器,降低以此频率为中心的窄频带增益,从而破坏幅度平衡条件,达到使闭环放大倍数小于1的目的,使振荡不能形成,这种反馈抑制器设置有两种宽度的窄带滤波器,一种为1/5倍频程带宽,一种为1/10倍频程带宽,无论是1/5倍频程带宽还是1/10倍频程带宽都远远比1/3倍频程带宽小得多,所以对音质的影响也远远比用1/3倍频程均衡器抑制啸叫小得多,而且原则上说在1/3倍频程带宽内出现梳状滤波器效应,听感上是听不出来的,其与用1/3倍频程均衡器抑制啸叫的影响比较可以看图9-34和图9-35。

图9-34是1/3倍平成均衡器的滤波器带宽与反馈抑制器窄带滤波器带宽的比较,从图上可以看出反馈抑制器的窄带滤波器的带宽远远比1/3倍频程均衡器滤波器的带宽小得多,当然反馈抑制器窄带陷波滤波器对音质的影响也远远比1/3倍频程均衡器小得多,图9-35举例说明,用1/3倍频程均衡器抑制反馈和用反馈抑制器抑制反馈形成的频率响应曲线比较,其中粗实线代表1/3倍频程均衡器,细实线代表反馈抑制器窄带陷波滤波器,显然用反馈抑制器后的频响曲线对音质的影响要好于用1/3倍频程均衡器。
本文节选自音响工程设计与音响调音技术
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