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防啸叫原理及处理方法对比

发布日期:2019-04-02 浏览量:350次
消除反馈啸叫要从产生反馈啸叫的必要条件入手,只要能破坏其中一个条件,就可达到目的。

调整距离法

既避免啸叫又能提升扩音音量最有效的方法之一就是将话筒尽量靠近声源拾音,同时话筒应使用无指向性的。在这里明确一下,指向性话筒(尤其是锐指向性话筒)远距离声源的拾音衰减很小,调整距离对提升扩音音量和防止啸叫的作用不大。扩声系统是否容易啸叫,与话筒的灵敏度没有直接关系。只不过高灵敏度的话筒都是锐指向性的,容易产生啸叫罢了。缩短发声设备与听众的距离,实际上可以提升扩音的响度。可适当的减小系统的总增益。若同时辅以指向性宽的近场音箱,话筒稍微离远点就能避免啸叫。

对于扬声器的直接反馈声场来说,就是话筒距扬声器越远越好,扬声器距听众越近越好。话筒应放在扬声器辐射方向的背面,如果话筒有可能被拿着四处走动,扬声器应放在话筒无法靠得很近的地方。

频率均衡法(宽带陷波法)

由于话筒拾音和发声设备的频率曲线不是理想平坦的直线(特别是一些质量比较差的放音设备),以及厅堂声场的声学谐振作用,使频率响应起伏很大。可以用频率均衡器补偿扩声曲线,把系统的频率响应调成近似的直线,使各频段的增益基本一致,提高系统的传声增益。

应该使用21段以上的均衡器,在要求比较高的地方应该配置参量均衡器,要求更高时,可采用反馈抑制器。实际上扩声系统在出现反馈自激时,其频率只是固定在某一点上的纯音,所以,只要用一个频带很窄的陷波器将此频率切除,即可抑制系统啸叫。

反馈抑制器法(窄带陷波法)

在要求很高的场合,如一些现场演唱的地方,普遍使用声频反馈自动抑制装置,这种装置可以自动跟踪反馈点频率,自动调整Q值带宽,自动将声反馈消除而又最大限度地保护了音质。其原理就是通过陷波抑制啸叫的。例如Sabine的FBX系列反馈抑制器,它是一种由微电脑控制的9段窄带自动压限装置,可以较好地区别反馈自激信号与音乐信号,可在系统出现自激时,迅速作出反应,并在反馈频点上设定一个很窄的数字滤波器,其陷波深度也会自动设定,滤波带宽只有1/3倍频程,如此之窄的陷波频段,几乎不会对响度以及音色有影响。

反相抵消法

反相抵消防止自激在高频放大电路比较常见。

可以在音频放大电路中采用两个同规格的话筒分别拾取直达声和反射声,通过反相电路使反射声信号在进入功放前相位相互抵消,能有效的防止啸叫自激。

调相法

扩音系统的自激啸叫,其反馈回路是正反馈,如果把话筒信号调相处理,就会破坏自激的相位条件,从而防止系统的自激啸叫。有资料表明,当相位偏差值在140°时,稳定度最好;并且,调制的频率越高,系统的稳定性越好。为了使处理后的音质不发生太大的畸变,其调相频率的最大允许值是4Hz。

最后,当各种设备调整好以后,决不可让其他人乱动,包括一些对器材性能不熟悉,只懂开、关机、调节音量大小的DJ。

 
 
 
 1、均衡方式抑制啸叫:均衡器(这里特指图示均衡器,其面板推杆分布同实际声压频谱图,直观明了故得其名)是将20Hz~20000Hz内的声音频带按照一定的倍频程(倍数关系)划分段落,最常见有15段和31段均衡器等(双通道和单通道姑且不管)。国际通行惯例,15段均衡器按2/3倍频程关系分段选取中心频点,由低频端到高频端中心频点分别在25Hz、40Hz、63Hz、100Hz、160Hz、250Hz、400Hz、630Hz、1KHz、1.6KHz、2.5KHz、4KHz、6.3KHz、10KHz、16KHz共15段;而31段均衡器按1/3倍频程关系分段选取中心频点,由低频端到高频端中心频点分别在20Hz、25Hz、31.5Hz、40Hz、50Hz、63Hz、80Hz、100Hz、125Hz、160Hz、200Hz、250Hz、、315Hz、400Hz、500Hz、630Hz、800Hz、1KHz、1.25KHz、1.6KHz、2KHz、2.5KHz、3.15KHz、4KHz、5KHz、6.3KHz、8KHz、10KHz、12.5KHz、1.6KHz、20KHz共31段。均衡器的频率点位完全固定,每一频点上设置的推杆都可以对本频率点上的声压进行±15dB(即6、7倍音量)的提升或衰减。
均衡器是怎样抑制扩声啸叫的呢?我们知道均衡器将音频进行了预先的频率分段,引发扩声啸叫的房间峰点总会落在均衡器划分好了的某个频段里面。使用均衡器防啸叫的正确步骤是:首先将均衡器各频率点上的提衰推杆置于中心点,保证均衡器在音频范围的响应平直;慢慢增大系统音量,使系统第一啸叫点临界发生,通过人耳主观判断啸叫点的频率;迅速在均衡器上找到分管该频率点的推杆,并迅速拉下该推杆,这时系统将减小对该频点的放大量,啸叫消失;同理,继续增大系统音量,使系统第二啸叫点临界发生,后面的操作以此类推……直到系统音量满足为止。

从上面均衡器防啸叫的操作过程来看,有如下特点:一、是采用人工手动的的方法;二、需要人耳非常熟悉发音的频率是多少;三、动作要迅速,判断频率和操作要迅速到位,不能出错,否则长期啸叫可能引发系统不稳和烧毁。很明显对操作人员的要求极高,非专业人士难以胜任。

事实上,均衡器用来抑制啸叫还有如下的问题存在:

1、中心频点的Q值低。Q值的含义是当下拉均衡器某个推杆比如1KHZ推杆时,1KHz声音音量降低的同时,受其影响1KHz上下相临的声音音量也会同时降低;影响的大小强弱就是用Q值表示的,影响的频率范围越小Q值越高,影响越大Q值越低。显然我们会要求设备能消除有害的峰点,而其他的频率成份保留的越多音质越保真、声音越丰满,即要求设备有高Q值。广义地认为拉动均衡器推杆将会影响与其上下相临的频段。从频段划分可知,当拉动中心频率1KHz 推杆时,对于15段均衡器,受到的影响将在其上下2/3倍频程范围内,即630Hz~1.6KHz;对于31段均衡器,受到的影响将在其上下1/3倍频程范围内,即800Hz~1.25KHz,很明显,均衡器的低Q值既让声音变得不饱满同时降低了离开峰点位置较大范围有用声音的声压。

2、衰减量低。前面已知,均衡器推杆的衰减量在15dB,个别均衡器只有10~12dB(可换算衰减量在4~7倍之间),对于一些啸叫严重的房间,其峰点的幅度会非常高,需要的衰减量在10~20倍之间,显然,这时均衡器的衰减量不能满足克服峰点的影响,也就难以抑制啸叫的发生了。其实在均衡器的实践上,Q值和衰减量更是一对矛盾,要获得大的衰减量,Q值会进一步降低;要获得设备的高Q值,衰减量又会打折了。

3、中心频点固定。均衡器的中心频点是事先设定好了的,而不同扩声现场话筒位置的峰点变化确是千差万别的,固定的中心频点往往对不准峰点从而导致抑制能力下降,调试时往往需要同时下拉相临的两段推杆,从前面介绍Q值时我们就知道,拉下相临的两组推杆无疑是在更宽频率范围内影响现场扩声的丰满度、音质水准和更宽频率范围声音的响度,这样就反而抵消了一部分扩声能量。

显然,一台均衡器其分频段数越多,用于啸叫的抑制其现实意义更大一些;有的专业的调音台或简易综合机其控制面板上,往往会有单双5、7、9段均衡器,这种低段位数的均衡器用于抑制啸叫是会贻笑大方的。事实上,均衡器用于抑制啸叫只是其辅助功能,其更主要功能是当扩声或录制节目时,对现场房间声压——频率特性曲线进行弥补、修正作用(即均衡的作用)或对节目内容和演出器材音色进行补充修饰、调试作用,均衡器设备经久不衰并在扩声系统中大量使用和必备使用的真正原因就在此;而且,确实是非专业人士很难使用好均衡器的,使用不来,反而适得其反。

综述:均衡器设备固有的问题缺陷制约了其在防啸叫领域里的使用和发扬,而且用高昂的价格购买专业的均衡器却用于防啸叫,用其辅助功能,而浪费其主要功能是避重就轻、得不偿失的。随着后续防啸叫技术的推广运用,均衡器已经极少被用来防啸叫,采用均衡器抑制啸叫是一定阶段的产物。

2、移频方式抑制啸叫:

上世纪五十年代,国际上移频技术被开发出来,曾经生产过一小部分实验样机,由于移频技术固有的一些缺点(后面会分析到)加上当时技术上的不成熟和器件性能限制等原因,国际上未能形成商品;七十年代,在我国当时经济条件落后、基础产业薄弱的背景下,移频技术由绵阳市无线电厂引进并被形成商品,适应了当时国情,当时移频器一度成了防啸叫设备的代名词。顾名思义,移频就是移动频率,移频器正是基于通过改变输入信号的频率来不断回避房间峰点施加的影响,从而破坏构成声反馈的条件,最终达到防止啸叫的目的。

移动频率,怎么理解呢?

我们知道所有自然界的声音包括人声,不管声音差异多大,不管动听、难听,这些声音均有其固有的频率组成,都可分解为无数单一音频的频率(基波和无数谐波)。现行移频器一般会移动(或叫改动)进入信号频率3~8Hz,即有3~8Hz的移频数可调。举例说明,输入一个1000Hz信号时,当正方向移频3~8Hz时,移频器将会输出一个1003~1008Hz的信号;当反方向移频3~8Hz时,移频器将会输出一个997~992Hz的信号。

根据前面分析啸叫的过程机理可以看出,啸叫是需要时间累积的,是一次比一次反馈信号变强的N次循环放大后的结果表现形式。移频器防啸叫过程如下:当房间峰点位置频率信号在反馈中满足了K闭>1,便有了首次强烈反馈到话筒输入端的第一次反馈信号,该信号经过移频器放大后却发生了频率上的改变(即在原始信号频率基础上增加或减少了3~8HZ);这时输出信号在峰点位置便发生了3~8Hz的移动,我们知道峰点位置声压最高,意思就是这时的输出信号在再次反馈到话筒时(第二次反馈声)声压降低了;二次反馈声进入移频器后再次被移动了3~8Hz,致使第三次反馈到话筒的信号频率又偏离了峰点3~8Hz,声压继续降低……以此类推。由此反馈的信号每循环一次便减弱一次,最终使峰点位置信号满足K闭<1的稳定工作条件,啸叫就不可能发生。

换言之,移频器的工作方式就是:当正向移频时,将引发啸叫的峰点一步一步往音频的高频端“赶”,直到“赶”出音频的范围;反之,当正向移频时,将其一步一步往音频的低频端“赶”,目的是同样“赶”出音频范围。

从上面可以看出,移频器的工作有如下特点:一、操作过程简便。使用时只需启动移频功能开关即可,移频数3~8Hz连续可调。二、抑制啸叫过程自动完成,无须人工去鉴别调试。三、抑制啸叫的能力比较显著,效果明显。由于以上特点,移频技术从上世纪70年代诞生以来一度成为防啸叫的经典技术。

移频技术存在的问题:

1、整个声音频率范围内的频率失真。我们注意到移频器输出的信号和本身的输入信号相比频率发生了变化,输出信号是失真了的频率信号。换言之,移频器是通过对整个音频范围内的有意失真换取抑制啸叫的目的。

2、移频器对扩声环境没有鉴别。可以说是“眉毛胡子一把抓”的工作方式。实际扩声现场扩声条件千差万别,而移频器在扩音时的防啸叫功能与现场毫无关系,哪怕是扩声现场本无啸叫点,也在不停地“移动频率”制造新的失真的声音信号。

3、移频器的“振荡镶边”和“拍频镶边”。在实践中,人们发现使用移频器后,经常会出现一个“喔、喔、喔”不停的振荡回声。这是由于在移频时,前后连绵不断的声音频率“涌向”房间峰点,由峰点引发声反馈、继而重复地每声反馈一次“撤离”峰点3~8Hz,在“撤离”的时间周期内必然引发前面的振荡回声;这种情况哪怕是本没有在峰点位置的声音频率都要跑去“振荡”一回,因为设备在不断地移频。这便是移频器的“振荡镶边”。另外,声音就是一种声波(好比电磁波),声音的传播就是声波的传播,根据“波的干涉”原理,当两个不同频率的波相遇时,会产生“合拍”、“差拍”。举例说明:400Hz和500Hz的声音相遇时,会派生出“合拍”即500Hz+400Hz=900Hz的声音,同时派生出“差拍”即500Hz-400Hz=100Hz的声音。由此可见移频器始终存在“拍频镶边”,特别是在产生“振荡镶边”时,“拍频镶边”就越发明显。

综述:移频技术自从被引进并被商品化后曾经一度成了国人防啸叫设备的专用名词,成了当时具有创新价值和适用价值的扩声技术。随着新技术实施的完善和国民经济发展水平的提高,移频器固有的技术问题制约了其进一步发展,移频技术已逐渐淡出市场,相当一些前沿的使用单位已适用了新的技术变革。

3、移相方式抑制啸叫:

顾名思义,移相就是移动相位。在前面我们曾提到过“相位”一词,在空中某点,当反馈回来的声音和原始声音同时压缩或扩张了该点空气,我们称反馈声与原始声相位“同相”,该点声音增大;相反,如果一个声音压缩该点空气的同时另一个声音却扩张了该点的空气,我们称这两个声音相位“反相”,该点声音减弱。可见当原始声和反馈声(或直达声和反射声)在空中相遇后到底使音量增大了呢、还是减小了呢,这与其之间的相位紧密相关。移相器正是基于通过改变输入信号的相位来破坏房间峰点和啸叫的累积建立过程,从而破坏构成声反馈条件,最终达到防止啸叫的目的。

当今时代,DSP微电脑处理技术在各个领域都发挥了至关重要的作用,硬件技术和软件技术都在此得到充分想象、发挥和运用, DSP微电脑技术的推广和渗透,满足的是人们对自动化的要求,解放了人力;可研究核心的技术机理、掌握最有效的实施办法才是根本。DSP并不能成为领域技术先进的代名词,或许只能说代表了领域内一种先进的工具和手段。在扩声领域,DSP的图示均衡器、DSP的移频器、DSP的移相器、DSP的参量均衡器都同时存在。我们常用模拟的和数字的来区别设备的手动化或自动化;其实,无论模拟、还是数字,只要实施的技术机理是一样的,就听感来说效果差异是不会多明显的。一句化,只能说数字机解放了人,成了工具和时代的标志。

未来防啸叫技术的发展方向可以不难看出,是朝着综合参量声场校正的方向前进的,而DSP数字化将会让复杂的综合参量校正计算变得轻而易举。
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