音视频技术-声反馈啸叫的产生与消除

科技玩点原始事 2024-02-23 01:57:32

在扩音系统中,产生啸叫危害很大,一方面影响会议、演出等活动的正常进行,另一方面严重的啸叫会导致音响设备的损坏。

“啸叫”是“声反馈”的俗称,形成的机制复杂,消除的手段多样,专业调音师也对此十分头痛,对于一般的音响管理员更是重大的难题。试想,在庄严肃穆的会议中,随着领导正在慷慨激昂的讲话,音箱里传来了刺耳的啸叫,管理员此时此刻肯定是一身冷汗。

啸叫的产生是一种“回授”机制,究其原理就是讲话者的声音经过话筒拾音后,经过扩音系统在音箱中放大回放,进而再次被话筒拾音,再次被放大,再次被拾音……如此反复叠加形成了“回授”。

因为信号不断叠加,导致音量越来越大,啸叫就产生了,而且如果不进行直至消除,就会导致音响设备过载,烧毁功放或音箱。

“声反馈”形成的原理,简单描述就是:讲话者、话筒、音箱之间的距离、朝向等关系不良导致的。如果讲话者距离话筒较远音量较小,管理员就会不由自主提高音量,达到一定程度后,就会导致“啸叫”产生了。如果话筒距离音箱较远,话筒灵敏度又较低时,就不会拾取音箱的“回授”信号,啸叫也就不会发生了。在相同距离下,话筒的轴向恰好与音箱喇叭轴向相同,也会产生啸叫。

因此解决啸叫产生的根本就是调整上述3者的关系,话筒尽量靠近讲话者的嘴;音箱尽量远离话筒并避免轴向一致。我们可以看到,一般舞台音响系统中,音箱是放在舞台最外侧的,这样距离听众最近,减少损耗,而且话筒与讲话人(演唱者)在音响喇叭的侧后方,既远离了音箱,又避免了轴向一致,因此是最佳方案。

然而,现实中不可能都有这么完美的舞台(会场)环境,无法改变摆放位置时,我们还有别的办法吗?有,那就是使用“反馈抑制器”。

反馈抑制器是一种音频设备,它连接在话筒与调音台之间,实现啸叫的消除的功能。

反馈抑制器的工作原理有四种:

1.均衡调节:

出现啸叫时,将啸叫频率压低,令听众听不到啸叫。理论上有经验的调音师可以操作均衡器实现,但是现实中找不到这么优秀的调音师,因为他需要进行预判、查找、消除等操作,还要保证时间极短,在啸叫发生前就压低对应频率。况且即便是如此,声音也会因为均衡器频率分得不细,导致无回授的频率也被压低,影响了音质。

使用均衡调节的反馈抑制器,就采用DSP(数字信号处理Digital Signal Processing)进行处理,实现快速的啸叫消除。

2.移频法:

DSP处理时,需要实时查找啸叫频点,动态调整,一旦处理不及时就会导致啸叫消除失败;采用预先存储的办法,可以避免实时查找,但是话筒位置改变了,预存的频率也变了,还是需要实时查找啸叫频点。

移频法是通过移频器,将话筒信号统一提高/降低一点点频率(移频),这样话筒再次收到的反馈信号就与移频前不同,避免了反复叠加产生啸叫。

3.移相法:

两只话筒放在一起也会产生啸叫,这是因为导致啸叫的频率几乎被扩大了一倍。因此让两个话筒频率相位相反,就可以消除啸叫了。而且使用时,每个话筒都只是单独使用,因此不会因为相位的问题出现音质下降的情况。这种方法使用的主要场景就是卡拉OK厅。

4.比较法:

第一次进入话筒的信号被采样记录,当“回授”频率再次进入话筒时,再次采样与存储器中记录的进行比较,发现一致就处理,把后进入的信号相位翻转,这样啸叫的产生就被破坏了。

实际中,反馈抑制器通常都是多种方法符合使用,这样的抑制器效果比较好。但是无论哪种方法,都不能在保持音质不变的情况下,百分百消除啸叫,这就是为何称为“抑制”的原因。最理想的做法还是调整设备的摆放位置。

好了,今天聊到这里,疏漏之处敬请指正。

下一篇我们谈一下扩音系统中,电脑声卡与调音台连接时,交流声的产生原理及消除办法。

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