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擴聲系統中減少產生嘯叫的措施

信息來源:www.zgycwlkj.com | 發布時間:2021年04月08日

為了抑制嘯叫的產生,需要做不少工作,首先是在建筑聲學設計上考慮這方面的工作,通常情況下不由擴聲系統設計人員決定,例如將建筑設計成什么樣的尺寸,什么樣的形狀,內部裝修如何設計等,一般在擴聲系統招標前已基本確定了,你面對的往往是一個已經完工的建筑,或者建筑結構已經完工,只是正在準備裝修。并且裝修方案也已確定,因為大多數業主并不了解建筑物的形狀、尺寸、裝修會影響將來的擴聲效果,所以在最初很少考慮建筑聲學的設計是一門專門的科學,需要專門的人員來進行設計,還有更多的情況是后來改變建筑用途才需要增加擴聲系統的,面對這樣的實際情況,如果你接手擴聲系統設計時,裝修還沒有完成,那么你應該就此建筑的情況進行初步的聲學估算,看混響時間是否過長,是否會產生聲缺陷的凹形曲面,在傳聲器附近是否存在強反射的反射面,尤其是將來傳聲器是否會正對著墻反射的界面,如果確實存在問題,那么你應該與業主商量適當修改裝修方案。

對相位平衡條件很難有效采取破壞措施,因為破壞了這個頻率在這條反饋路線上的相位平衡,也許正好又滿足了那個頻率在那條反饋路線上的相位平衡,所以我們應重點在破壞幅度平衡上下功夫,首先應該盡可能使反饋信號的幅度不容易滿足幅度平衡的條件,這就要求返回到傳聲器的反射聲波盡可能不要太強,為此應該在建筑聲學上,或者說裝修上采取必要的措施。

在建筑聲學有了基本保證后,應進行正確的音箱系統設計,尤其是聲場設計,這里我們主要探討與減少聲反饋引起嘯叫相關的聲場設計,不討論聲場設計的其他方面,首先要盡可能使傳聲器不處于揚聲器的直達聲場內,這是減少聲反饋引起嘯叫的重要條件,也就是要正確布置揚聲器系統和傳聲器的位置,包括選擇揚聲器系統的指向特性,放置位置,角度等,同時要考慮傳聲器指向特性的選擇,放置位置的確定,以及傳聲器面對的界面是否為強反射界面,距離界面的遠近,傳聲器附近是否有強反射體的,當受條件所限傳聲器零度所對墻體距離太近,并且墻體為強反射面時可以考慮加掛厚且多褶的吸聲較好的掛簾,以減少反射聲強度,在這里我們要強調揚聲器系統傳聲器的頻率響應特性也會影響嘯叫的產生,當揚聲器系統的幅度頻率響應曲線出現比較多的尖峰時,就容易形成嘯叫,因為在這些尖峰所在的頻率點的增益比平時增益大,那么這些頻率點的閉環放大倍數就容易滿足大于一的條件,就容易產生嘯叫,同理,傳聲器的幅度頻率響應曲線上出現比較多的尖峰時也容易產生嘯叫,這是被實踐證實了的,所以在選擇揚聲器系統和傳聲器時,除了要關心其他技術指標外,還應該關心他們的幅度頻率響應曲線是否相對比較平滑,出現尖峰的頻率點越少越好,尤其是不要出現比較大的尖峰,相對比較起來幅度頻率響應曲線上出現一些低谷比出現尖峰要有利一些,還要說明的是在同一個擴聲系統中使用的傳聲器數量越多,可能產生嘯叫的頻率點也越多,幾乎是隨傳聲器數量成倍的增加,抑制嘯叫的難度也越大,所以在使用過程中,應該盡可能將那些不再使用的傳真機置于關斷的狀態。

在這些工作的基礎上,為了進一步抑制嘯叫,有必要采用專用設備來補救,最早由采用以移頻器、移相器來抑制嘯叫的,但是采用移頻器抑制嘯叫存在一定的缺點,通常移頻器可以將輸入信號頻率改變3Hz-5Hz后輸出,這樣使揚聲器系統出來的聲音再次進入傳聲器時與原頻率不相等,從而避免嘯叫產生,但是在信號的低頻段,頻率改變3Hz-5Hz已足夠使人聽覺到音調的變化,因為升高或者降低半個音階,實際上就是頻率變化將近6%,對于50Hz的信號改變,3Hz就相當于改變了半個音階,肯定能感覺到音調的變化,但是在純語言擴聲時,使用移頻器抑制嘯叫還是相當有效的,并且也不容易感覺到音調有多大變化,對于采用移相器抑制嘯叫,它是通過將輸入信號移動一定的相位后輸出,來達到使原先滿足相位平衡條件而產生的嘯叫被破壞,但是一條路徑、某個頻率的反射聲的相位平衡條件被破壞了,也許是另外一條路徑,另外一個頻率的反射聲又滿足了相位平衡條件,從而又產生新的嘯叫頻率點,所以抑制嘯叫的效果并不是非常好,還有一種方法是使用1/3倍頻程均衡器拉低嘯叫頻率點相應頻段的增益來抑制嘯叫,這不光要求操作人員有一定技巧,還由于為了抑制嘯叫而拉低的頻段的帶寬比較寬而影響音質,最少為1個三分之一倍頻程頻段帶寬,有時當振蕩頻率點處于兩個1/3倍頻程頻率的交界點附近時,不得不將兩個相鄰的1/3倍頻程頻段同時拉低,此時對音質的影響就更大了。

目前很多擴聲系統中配置有一種稱為反饋抑制器的設備,反饋抑制器首先由美國的賽賓公司研制出來,目前已有不少公司推出了相似功能的反饋抑制設備,甚至在新投放市場的數字音頻系統,例如數字媒體矩陣等設備中已經包含了反饋抑制器的功能,賽賓的反饋抑制器能根據蕭叫形成的機理,自動找到嘯叫頻率點,并且自動生成窄帶濾波器,降低以此頻率為中心的窄頻帶增益,從而破壞幅度平衡條件,達到使閉環放大倍數小于1的目的,使振蕩不能形成,這種反饋抑制器設置有兩種寬度的窄帶濾波器,一種為1/5倍頻程帶寬,一種為1/10倍頻程帶寬,無論是1/5倍頻程帶寬還是1/10倍頻程帶寬都遠遠比1/3倍頻程帶寬小得多,所以對音質的影響也遠遠比用1/3倍頻程均衡器抑制嘯叫小得多,而且原則上說在1/3倍頻程帶寬內出現梳狀濾波器效應,聽感上是聽不出來的,其與用1/3倍頻程均衡器抑制嘯叫的影響比較可以看圖9-34和圖9-35。

 

圖9-34是1/3倍平成均衡器的濾波器帶寬與反饋抑制器窄帶濾波器帶寬的比較,從圖上可以看出反饋抑制器的窄帶濾波器的帶寬遠遠比1/3倍頻程均衡器濾波器的帶寬小得多,當然反饋抑制器窄帶陷波濾波器對音質的影響也遠遠比1/3倍頻程均衡器小得多,圖9-35舉例說明,用1/3倍頻程均衡器抑制反饋和用反饋抑制器抑制反饋形成的頻率響應曲線比較,其中粗實線代表1/3倍頻程均衡器,細實線代表反饋抑制器窄帶陷波濾波器,顯然用反饋抑制器后的頻響曲線對音質的影響要好于用1/3倍頻程均衡器。

問題是有不少人在擴聲中使用了反饋抑制器,但是感覺效果不明顯,這個問題要從四個方面來分析,一個是前期對聲場的設計是否合理,是否在防止嘯叫方面進行了設計,采取了措施,如果聲學條件極端的差,那么要抑制嘯叫就是一件相當困難的事情,此時應該優先考慮改善聲學條件,如果聲學條件已做了考慮,也采取了一定措施,那么就應該在是否正確使用反饋抑制器上來找問題,相當一部分人認為反饋抑制器參數以前已經調試過,反饋頻率點也被保存在反饋抑制器中,所以理應能自動抑制可能產生的嘯叫了,其實他們不了解可能產生的嘯叫頻率點與聲場情況有關,當聲場條件變化后,最可能產生嘯叫的頻率點也變化了,不再是原先情況下的嘯叫頻率點了,這些條件包括場所是否有變化,所用揚聲器系統是否有變化,揚聲器系統放置位置是否有變化,房間內設置的位置是否有變化等,所有這些變化都會影響到滿足相位平衡的頻率點的參數也影響到幅度平衡頻率點的參數,一句話,情況變化了,最容易產生嘯叫的頻率點也跟著變化了,所以原先在反饋抑制器中設置的參數基本與現在的情況不相關了,當然就不能有效的抑制現在情況下產生的嘯叫了,所以每次使用擴聲系統前必須重新調整反饋抑制器的參數,也就是重新尋找一下最容易產生嘯叫的頻率點,并且重新設置對這些頻率點的增益是否衰減的程度,一般來說,只要擴聲現場的各種條件已基本確定下來后,最容易產生嘯叫的頻率點也就基本定下來了,因為這些最容易產生嘯叫的頻率點與具體聲場情況,具體設備情況相關,一旦這些都已定下來后,最容易產生嘯叫的頻率點以及需要拉低的增益數值也基本定下來了,所以在正式活動開始前,將以前設置的反饋抑制器濾波器參數刪去,通過慢慢向上推調音臺輸出音量控制推子,重新逐步找出最容易嘯叫的頻率點和需要衰減的增益值是十分必要的操作。

目前市場上的賽賓反饋抑制器上通常每通道有12個濾波器,廠家推薦設置九個固定濾波器,剩下三個濾波器作為動態濾波器使用,這種設置在傳聲器位置固定的情況下是比較合理的,設置九個固定濾波器用來抑制當前聲場條件下最容易產生嘯叫的九個頻率點,剩下的三個作為動態濾波器用用來對付臨時出現的新滿足條件的嘯叫頻率點,但是當傳聲器位置移動的情況下,設置九個固定濾波器,三個動態濾波器就不那么合理了,因為傳聲器位置發生變化,最容易產生嘯叫的頻率點也就變化了,所以在預先設定九個固定濾波器的參數就沒有太大意義了。應該少設固定濾波器的個數,多設動態濾波器的個數,不過靠動態濾波器來抑制臨時出現的嘯叫頻率點產生的嘯叫靠動態濾波器可能效果不如靠固定濾波器在預先對最可能產生的嘯叫產生的頻率點進行抑制,其實在傳聲器移動的情況下,系統設置時設置成能對單個的音箱進行音量控制,在傳聲器向某個音箱靠近時,適當拉低此音箱的音量,也是減少嘯叫的一種有效手段。

 

最后談一下使用反饋抑制器抑制嘯叫是否對音質產生影響的問題,一般情況下合理使用反饋抑制器不會對音質產生可以感覺到的影響,因為反饋抑制器的濾波器帶寬比1/3倍頻程房間均衡器濾波器的帶寬窄很多,1/3倍頻程濾波器-3db帶寬為0.23,1/5倍頻程濾波器-3db帶寬為0.1387,接近0.14,1/10倍頻程濾波器-3db帶寬為0.0693,接近0.07,在非語言節目時,例如音樂節目,應該選用1/10倍頻程濾波器,這樣對嘯叫頻率點拉下增益的陷波濾波器-3db帶寬只有0.07,此時對音質的影響會就會非常小。而對于語言節目使用,可以考慮選用1/5倍頻程帶寬陷波濾波器,雖然此時帶寬為0.14,但是對于語言在聽感上并不會造成明顯的影響,并且由于帶寬比1/10倍頻程陷波濾波器寬了,當嘯叫頻率點有稍微漂移時,往往還在拉下增益的窄帶陷波濾波器頻率范圍以內,仍然可以對嘯叫進行抑制,還有由于嘯叫只有在有傳聲器工作時才產生,所以可以設法將反饋抑制器串在傳聲器的通路中,例如在調音臺上將傳聲器輸入通道編入編組。再將反饋抑制器插入編組,使反饋抑制器只對傳聲器通路信號進行抑制處理,而對其他非傳聲器通路的信號不進行移植處理。

總之,當擴聲系統存在反饋時,使用反饋抑制器來抑制反饋在一定程度上能提高傳聲增益,當聲場條件非常好,在實際需要使用的傳聲增益滿足的條件下不會出現嘯叫時,完全可以不使用反饋抑制器,如果系統中接有反饋抑制器,則可以將反饋抑制器設置成直通狀態,那么反饋抑制器的影響就完全被排除了,與不使用反饋抑制器完全一樣。

最后要說明的一點是,使用了反饋抑制器,不等于能避免發生嘯叫了,所以抑制嘯叫的工作,首先要在聲場設計上下功夫。

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