话筒拾音的啸叫抑制

叶向东 · 发表于 2007-5-23 14:08:05

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无论是上万人的大型体育场，还是家庭自娱的卡拉OK，只要是有话筒拾音的音响系统，就必然存在回授啸叫的问题。
话筒拾音的啸叫现象，实际上是扩声系统中扬声器的声场反馈到传声器上，当其反馈系数大于1时会产生自激振荡。实际上，反馈系数即使不大于1，只要接近于1时，扩声系统就会出现如下的问题。
（1）由于扩音声场进入话筒时，有一定的延时效应，声场与直达声之间的叠加，会产生明显的梳状滤波。此效应在反馈系数接近1时（即系统音量开大到接近啸叫）尤其明显。其表现为扩音声场比原声场的音感狭窄。
（2）扬声器声场的延时反馈，会使整个系统形成一连串的延时回声，并且这种回声将加重梳状滤波效应，产生明显畸变的混响拖尾，这就是人们所说的“刚响失真”。
扩声系统的最大不自激放音响度，称为传声增益。我们要做的也就是在系统不自激的前提下，提高扩音响度；其次则是减弱刚响失真和梳状滤波效应对扩音音质的影响。达到此目的，比较有效的方法有调整话筒、移频、调相、延时以及频率均衡等五种。
调整话筒
对于扬声器的直接反馈声场来说，其传声增益为传声增益=20lgD0－20lgDs＋20lgD1－20lgD2式中，D0为话筒与听众之间的距离，DS为声源与话筒之间的距离，D1为扬声器与话筒之间的距离，D2为扬声器与听众之间的距离。
从上式可以看出，增大D0和D1或减小DS和D2，都可以提高话筒的传声响度。具体地讲，就是话筒距扬声器越远越好。如果有可能，话筒应安置在扬声器辐射方向的背面，这在大响度扩音场合当中是非常必要的，但此时的节目返送就十分有必要了。如果话筒有可能被拿着四处走动，建议扬声器应安置在人无法靠得很近的地方，例如，吊在空中很高的位置。
缩短扬声器与听众的距离，可以在实际上提升扩音的响度。当然，为了在大范围内给出足够响度的声场，此时就需要大量的扬声器均匀分布在听众区内，并且要使用指向范围很宽的近场音箱，这种音箱的辐射距离不会很远，话筒稍微离远点就能避免系统啸叫。
避免啸叫又能提升扩音音量最有效的方法是，将话筒尽量靠近声源拾音，而话筒则应使用无指向性的。因为指向性话筒（尤其是锐指向性话筒）远距离声源的拾音衰落很小，调整距离对提升扩音音量和防止啸叫的作用不大。在这里应注意，系统是否容易啸叫，与话筒的灵敏度没有关系。只不过高灵敏度的话筒都是锐指向性的，所以容易产生啸叫。
穆频
这是扩音的其它条件无法再变时，系统增音最有效的方法。移频增音就是对话筒信号移频2-8Hz，使扬声器声场馈人传声器之后，无法在原频谱上形成反馈。当然，移频增音并不能彻底抑制啸叫，只能使系统的传声增益提升约6dB。相对地讲，当系统的频率范围很大，或扩音现场的混响时间很长时，移频处理的增音效果就会越好，有时传声增益甚至可达9dB以上。
由于移频增音会产生频率变化，因此在音乐表演当中很容易被察觉，所以此种处理方法一般只能用于语言扩音。

叶向东 · 发表于 2007-5-23 14:09:03

调相

扩声系统的自激状态，其反馈回路必须是正反馈，如果对系统的话筒信号予以调相处理，自激的相位条件就会被破坏，这就是调相增音的理论基础。

实验表明，相位偏差值在140-范围内，系统稳定度最佳；并且，调制的频率越高，稳定性也越好。但过高的调制频率，会使处理后的音响产生可感觉到的畸变。为使调相处理到不被察觉的程度，其调相频率的最大允许值是4－4.5Hz。

调相对传声增益的提升量并不很大，通常只有5dB左右。

延时

延时对扩声系统信号回授的阻断作用很容易理解，它就像是先对话筒信号予以录音，过一段时间再行播放一样。依此方式可避免扩声系统啸叫的场合也有一些，例如美式橄榄球的场内裁判话筒拾音，就是先对话筒拾取的信号加以录音，录完后再予播放。这样处理无论系统音量开得多大，也不会产生自激。当然，这是因为裁判的自发话内容很短，才有可能使用上述方法来阻断反馈的形成。

延时对传声反馈的阻断作用，在延时时间大于50ms就有效果，当然，必须是在话筒的直达信号完全关闭时，才有效果，此时，话筒拾音的梳状滤波效应将减到最弱的程度，并且当系统的传声增益大于1时，系统也不会啸叫，而只是产生逐渐上升的延时回声。

延时对系统自激的另一个作用是可以使自激建立的过程比较平缓。这样，调音师便有机会在系统自激初期还不太明显时降低音量。

频率均衡

由于厅堂声场的声学谐振作用，扩声系统的话筒从拾音到放出声场，其频率响应并不是一条平坦的直线，而是起伏很大的一条曲线。就一般情况而言，厅堂的频率响应最大值与平均值之差可达10dB。因此，用房间均衡器对其频响加以均衡，不但可使各频段的自激增益值互相一致，又可使系统的传声增益提升至少6dB。其调整方法如下：

在系统的功放器前串入房间均衡器，并将话筒定位后，打开系统，将均衡器各频段钮子调到0dB；逐渐开大功放器音量，至系统正好不自激的位置，再将均衡器上的各钮子从低频的第一个钮开始，向上调到正好自激的位置，再下调3dB，然后再依次调整各频段的钮子，都是调到正好自激的位置后，再下调3dB，至所有频段都调完后即可。

频率均衡的功能设置，主要是为了均衡房间的传输响应。由于一般厅堂的传输响应特性曲线十分复杂，所以房间均衡器的频段取点必须足够多，最好使用21段以上的均衡器。如果用用10段或5段均衡器，则均衡后的频响可能比不均衡还糟。即使是用21段的均衡器，处理后的音响效果也有一定的失真。在这方面，有一个经验性的说法，就是使用提升房间谷点的方法比衰减峰点在听音效果上更缺乏自然感。

当然，对房间传输响应的均衡处理，通常都无法兼顾到百感效果方面的频率补偿，而当房间均衡与音色补偿之间有冲突时，此法就不太适用了。此时，可使用陷波的方式抑制啸叫。

实际上，扩声系统在出现回授自激时，其频率只是固定于某一点上的纯音，所以，只要用一频带很窄的陷波器将此频率切除，即可抑制系统啸叫。

叶向东 · 发表于 2007-5-23 21:22:07

介绍一种反馈抑制器

目前人们研制出了一种声频反馈自动抑制装置，就是通过陷波抑制啸叫的。例如SabineFBX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，当系统出现反馈自激时，此装置可以在半秒钟之内自动检测出反馈自激频率，并将陷波器设定在此频率上，从而达到抑制系统产生啸叫的目的。

此装置可以较好地区别反馈自激信号与音乐信号，以使这种处理不致破坏音源节目信号，其陷波宽度可以是1／5倍频程或1／10倍频程。如此之窄的陷波频段，几乎不会对复音的响度以及音色有明显的影响，但对于纯音音源来说，丢失某些音阶的可能性是存在的。

反馈抑制器是目前抑制扩声系统啸叫最先进的设备。现将SabineFBX－1802的技术参数和使用方法介绍如下。

1．技术参数

双通道，每通道9组独立的陷波器，每组陷波器的中点频率可在20Hz－20kHZ内自动调整。

陷波器带宽：1／10或1／5倍频程

陷波器深度：最大-30dB

频率跟踪分辨力：1Hz

动作时间：0.4s（＠1kHz）

信噪比：大于100dB

总谐波失真：小于0.02％（1kHz正弦波23dBv）

动态范围：大于100dB

2．使用方法

BYPASS：旁通开关。打开后设备电源同时关断。

CHANA、B：通道A、B电平控制。设备工作时，此旋钮应置于LEVEL指示器上的CLIP灯正好熄灭的位置。

REST：复位键。设备的内存总是存有最近一次的系统状态参数，所以设备在最初使用时，应先按下此复位键（保持4s），以使设备内存复零。

SETTOTALNO．：陷波器数目设置键。如果不需要9组陷波器，可通过此键选择。

LOCKFLXED：陷波器深度销定键。当扩音系统的传声增益不再增大，声反馈系数不再变化时，按下此键以减弱设备对音源可能造成的不良影响。

FIFTHOCT：1/5倍频程键。此键用于选择陷波器的宽度，有l／5倍频程和1／10情频程两种状态，对于音质要求较高的音乐扩音场合，应选择1／10倍频程挡，以使其负面影响减到最小程度；而对于一般语言扩音，则可选择1／5倍频程挡，以使系统的传声增益提高到更高。

反馈抑制器可以使扩声系统的传声增益提高6－9dB。由于它对音乐节目信号仍有产生负面影响的可能性，因而在使用时，最好是只串联于可产生声反馈（如电吉它、话筒等）的音源通道里，而它不能联接于调音台的效果母线系统上。

叶向东 · 发表于 2007-5-26 08:19:47

由于此类设备属近期研制的设备，所以大多数台子没有适应插接此类设备的母线系统，在此，我们可以使用两台调音台，一台专门用于传声器、电吉它、电倍司等能产生声反馈的音源，其混频信号经反馈抑制器处理后，送人第二台的输入端，并在第二台调音台上与其它音源信号混合成节目信号播放出去。
当然，一些功能复杂的带编组调音台，其编组通道也可用于反馈抑制器，例如美国的MACKIE8编组调音台，此类台子的编组通道上有一MIX按钮，它可以关断编组通道进入主输出通道的信号，而编组通道上的直接输出接口上的信号则不会被切断。此时，我们就可以将输入通道上需要反馈抑制器处理的信号编入相同的两路（立体声）编组母线上，其混频信号经编组输出接口送出，由反馈抑制器处理后，即可送入输入通道，在主输出母线上与其它信号混音成为节目信号。

紫烟斗 · 发表于 2007-5-30 16:25:38

哈哈，有机会我也试试！

明波 · 发表于 2007-6-4 22:40:56

好文章,不错,我收藏了，谢谢楼主啊！~

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