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      防嘯叫原理及處理方法對比

      發布日期:2019-04-02 瀏覽量:5077次
      消除反饋嘯叫要從產生反饋嘯叫的必要條件入手,只要能破壞其中一個條件,就可達到目的。

      調整距離法

      既避免嘯叫又能提升擴音音量最有效的方法之一就是將話筒盡量靠近聲源拾音,同時話筒應使用無指向性的。在這里明確一下,指向性話筒(尤其是銳指向性話筒)遠距離聲源的拾音衰減很小,調整距離對提升擴音音量和防止嘯叫的作用不大。擴聲系統是否容易嘯叫,與話筒的靈敏度沒有直接關系。只不過高靈敏度的話筒都是銳指向性的,容易產生嘯叫罷了??s短發聲設備與聽眾的距離,實際上可以提升擴音的響度??蛇m當的減小系統的總增益。若同時輔以指向性寬的近場音箱,話筒稍微離遠點就能避免嘯叫。

      對于揚聲器的直接反饋聲場來說,就是話筒距揚聲器越遠越好,揚聲器距聽眾越近越好。話筒應放在揚聲器輻射方向的背面,如果話筒有可能被拿著四處走動,揚聲器應放在話筒無法靠得很近的地方。

      頻率均衡法(寬帶陷波法)

      由于話筒拾音和發聲設備的頻率曲線不是理想平坦的直線(特別是一些質量比較差的放音設備),以及廳堂聲場的聲學諧振作用,使頻率響應起伏很大??梢杂妙l率均衡器補償擴聲曲線,把系統的頻率響應調成近似的直線,使各頻段的增益基本一致,提高系統的傳聲增益。

      應該使用21段以上的均衡器,在要求比較高的地方應該配置參量均衡器,要求更高時,可采用反饋抑制器。實際上擴聲系統在出現反饋自激時,其頻率只是固定在某一點上的純音,所以,只要用一個頻帶很窄的陷波器將此頻率切除,即可抑制系統嘯叫。

      反饋抑制器法(窄帶陷波法)

      在要求很高的場合,如一些現場演唱的地方,普遍使用聲頻反饋自動抑制裝置,這種裝置可以自動跟蹤反饋點頻率,自動調整Q值帶寬,自動將聲反饋消除而又最大限度地保護了音質。其原理就是通過陷波抑制嘯叫的。例如Sabine的FBX系列反饋抑制器,它是一種由微電腦控制的9段窄帶自動壓限裝置,可以較好地區別反饋自激信號與音樂信號,可在系統出現自激時,迅速作出反應,并在反饋頻點上設定一個很窄的數字濾波器,其陷波深度也會自動設定,濾波帶寬只有1/3倍頻程,如此之窄的陷波頻段,幾乎不會對響度以及音色有影響。

      反相抵消法

      反相抵消防止自激在高頻放大電路比較常見。

      可以在音頻放大電路中采用兩個同規格的話筒分別拾取直達聲和反射聲,通過反相電路使反射聲信號在進入功放前相位相互抵消,能有效的防止嘯叫自激。

      調相法

      擴音系統的自激嘯叫,其反饋回路是正反饋,如果把話筒信號調相處理,就會破壞自激的相位條件,從而防止系統的自激嘯叫。有資料表明,當相位偏差值在140°時,穩定度最好;并且,調制的頻率越高,系統的穩定性越好。為了使處理后的音質不發生太大的畸變,其調相頻率的最大允許值是4Hz。

      最后,當各種設備調整好以后,決不可讓其他人亂動,包括一些對器材性能不熟悉,只懂開、關機、調節音量大小的DJ。

       
       
       
       1、均衡方式抑制嘯叫:均衡器(這里特指圖示均衡器,其面板推桿分布同實際聲壓頻譜圖,直觀明了故得其名)是將20Hz~20000Hz內的聲音頻帶按照一定的倍頻程(倍數關系)劃分段落,最常見有15段和31段均衡器等(雙通道和單通道姑且不管)。國際通行慣例,15段均衡器按2/3倍頻程關系分段選取中心頻點,由低頻端到高頻端中心頻點分別在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倍頻程關系分段選取中心頻點,由低頻端到高頻端中心頻點分別在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。均衡器的頻率點位完全固定,每一頻點上設置的推桿都可以對本頻率點上的聲壓進行±15dB(即6、7倍音量)的提升或衰減。
      均衡器是怎樣抑制擴聲嘯叫的呢?我們知道均衡器將音頻進行了預先的頻率分段,引發擴聲嘯叫的房間峰點總會落在均衡器劃分好了的某個頻段里面。使用均衡器防嘯叫的正確步驟是:首先將均衡器各頻率點上的提衰推桿置于中心點,保證均衡器在音頻范圍的響應平直;慢慢增大系統音量,使系統第一嘯叫點臨界發生,通過人耳主觀判斷嘯叫點的頻率;迅速在均衡器上找到分管該頻率點的推桿,并迅速拉下該推桿,這時系統將減小對該頻點的放大量,嘯叫消失;同理,繼續增大系統音量,使系統第二嘯叫點臨界發生,后面的操作以此類推……直到系統音量滿足為止。

      從上面均衡器防嘯叫的操作過程來看,有如下特點:一、是采用人工手動的的方法;二、需要人耳非常熟悉發音的頻率是多少;三、動作要迅速,判斷頻率和操作要迅速到位,不能出錯,否則長期嘯叫可能引發系統不穩和燒毀。很明顯對操作人員的要求極高,非專業人士難以勝任。

      事實上,均衡器用來抑制嘯叫還有如下的問題存在:

      1、中心頻點的Q值低。Q值的含義是當下拉均衡器某個推桿比如1KHZ推桿時,1KHz聲音音量降低的同時,受其影響1KHz上下相臨的聲音音量也會同時降低;影響的大小強弱就是用Q值表示的,影響的頻率范圍越小Q值越高,影響越大Q值越低。顯然我們會要求設備能消除有害的峰點,而其他的頻率成份保留的越多音質越保真、聲音越豐滿,即要求設備有高Q值。廣義地認為拉動均衡器推桿將會影響與其上下相臨的頻段。從頻段劃分可知,當拉動中心頻率1KHz 推桿時,對于15段均衡器,受到的影響將在其上下2/3倍頻程范圍內,即630Hz~1.6KHz;對于31段均衡器,受到的影響將在其上下1/3倍頻程范圍內,即800Hz~1.25KHz,很明顯,均衡器的低Q值既讓聲音變得不飽滿同時降低了離開峰點位置較大范圍有用聲音的聲壓。

      2、衰減量低。前面已知,均衡器推桿的衰減量在15dB,個別均衡器只有10~12dB(可換算衰減量在4~7倍之間),對于一些嘯叫嚴重的房間,其峰點的幅度會非常高,需要的衰減量在10~20倍之間,顯然,這時均衡器的衰減量不能滿足克服峰點的影響,也就難以抑制嘯叫的發生了。其實在均衡器的實踐上,Q值和衰減量更是一對矛盾,要獲得大的衰減量,Q值會進一步降低;要獲得設備的高Q值,衰減量又會打折了。

      3、中心頻點固定。均衡器的中心頻點是事先設定好了的,而不同擴聲現場話筒位置的峰點變化確是千差萬別的,固定的中心頻點往往對不準峰點從而導致抑制能力下降,調試時往往需要同時下拉相臨的兩段推桿,從前面介紹Q值時我們就知道,拉下相臨的兩組推桿無疑是在更寬頻率范圍內影響現場擴聲的豐滿度、音質水準和更寬頻率范圍聲音的響度,這樣就反而抵消了一部分擴聲能量。

      顯然,一臺均衡器其分頻段數越多,用于嘯叫的抑制其現實意義更大一些;有的專業的調音臺或簡易綜合機其控制面板上,往往會有單雙5、7、9段均衡器,這種低段位數的均衡器用于抑制嘯叫是會貽笑大方的。事實上,均衡器用于抑制嘯叫只是其輔助功能,其更主要功能是當擴聲或錄制節目時,對現場房間聲壓——頻率特性曲線進行彌補、修正作用(即均衡的作用)或對節目內容和演出器材音色進行補充修飾、調試作用,均衡器設備經久不衰并在擴聲系統中大量使用和必備使用的真正原因就在此;而且,確實是非專業人士很難使用好均衡器的,使用不來,反而適得其反。

      綜述:均衡器設備固有的問題缺陷制約了其在防嘯叫領域里的使用和發揚,而且用高昂的價格購買專業的均衡器卻用于防嘯叫,用其輔助功能,而浪費其主要功能是避重就輕、得不償失的。隨著后續防嘯叫技術的推廣運用,均衡器已經極少被用來防嘯叫,采用均衡器抑制嘯叫是一定階段的產物。

      2、移頻方式抑制嘯叫:

      上世紀五十年代,國際上移頻技術被開發出來,曾經生產過一小部分實驗樣機,由于移頻技術固有的一些缺點(后面會分析到)加上當時技術上的不成熟和器件性能限制等原因,國際上未能形成商品;七十年代,在我國當時經濟條件落后、基礎產業薄弱的背景下,移頻技術由綿陽市無線電廠引進并被形成商品,適應了當時國情,當時移頻器一度成了防嘯叫設備的代名詞。顧名思義,移頻就是移動頻率,移頻器正是基于通過改變輸入信號的頻率來不斷回避房間峰點施加的影響,從而破壞構成聲反饋的條件,最終達到防止嘯叫的目的。

      移動頻率,怎么理解呢?

      我們知道所有自然界的聲音包括人聲,不管聲音差異多大,不管動聽、難聽,這些聲音均有其固有的頻率組成,都可分解為無數單一音頻的頻率(基波和無數諧波)?,F行移頻器一般會移動(或叫改動)進入信號頻率3~8Hz,即有3~8Hz的移頻數可調。舉例說明,輸入一個1000Hz信號時,當正方向移頻3~8Hz時,移頻器將會輸出一個1003~1008Hz的信號;當反方向移頻3~8Hz時,移頻器將會輸出一個997~992Hz的信號。

      根據前面分析嘯叫的過程機理可以看出,嘯叫是需要時間累積的,是一次比一次反饋信號變強的N次循環放大后的結果表現形式。移頻器防嘯叫過程如下:當房間峰點位置頻率信號在反饋中滿足了K閉>1,便有了首次強烈反饋到話筒輸入端的第一次反饋信號,該信號經過移頻器放大后卻發生了頻率上的改變(即在原始信號頻率基礎上增加或減少了3~8HZ);這時輸出信號在峰點位置便發生了3~8Hz的移動,我們知道峰點位置聲壓最高,意思就是這時的輸出信號在再次反饋到話筒時(第二次反饋聲)聲壓降低了;二次反饋聲進入移頻器后再次被移動了3~8Hz,致使第三次反饋到話筒的信號頻率又偏離了峰點3~8Hz,聲壓繼續降低……以此類推。由此反饋的信號每循環一次便減弱一次,最終使峰點位置信號滿足K閉<1的穩定工作條件,嘯叫就不可能發生。

      換言之,移頻器的工作方式就是:當正向移頻時,將引發嘯叫的峰點一步一步往音頻的高頻端“趕”,直到“趕”出音頻的范圍;反之,當正向移頻時,將其一步一步往音頻的低頻端“趕”,目的是同樣“趕”出音頻范圍。

      從上面可以看出,移頻器的工作有如下特點:一、操作過程簡便。使用時只需啟動移頻功能開關即可,移頻數3~8Hz連續可調。二、抑制嘯叫過程自動完成,無須人工去鑒別調試。三、抑制嘯叫的能力比較顯著,效果明顯。由于以上特點,移頻技術從上世紀70年代誕生以來一度成為防嘯叫的經典技術。

      移頻技術存在的問題:

      1、整個聲音頻率范圍內的頻率失真。我們注意到移頻器輸出的信號和本身的輸入信號相比頻率發生了變化,輸出信號是失真了的頻率信號。換言之,移頻器是通過對整個音頻范圍內的有意失真換取抑制嘯叫的目的。

      2、移頻器對擴聲環境沒有鑒別??梢哉f是“眉毛胡子一把抓”的工作方式。實際擴聲現場擴聲條件千差萬別,而移頻器在擴音時的防嘯叫功能與現場毫無關系,哪怕是擴聲現場本無嘯叫點,也在不停地“移動頻率”制造新的失真的聲音信號。

      3、移頻器的“振蕩鑲邊”和“拍頻鑲邊”。在實踐中,人們發現使用移頻器后,經常會出現一個“喔、喔、喔”不停的振蕩回聲。這是由于在移頻時,前后連綿不斷的聲音頻率“涌向”房間峰點,由峰點引發聲反饋、繼而重復地每聲反饋一次“撤離”峰點3~8Hz,在“撤離”的時間周期內必然引發前面的振蕩回聲;這種情況哪怕是本沒有在峰點位置的聲音頻率都要跑去“振蕩”一回,因為設備在不斷地移頻。這便是移頻器的“振蕩鑲邊”。另外,聲音就是一種聲波(好比電磁波),聲音的傳播就是聲波的傳播,根據“波的干涉”原理,當兩個不同頻率的波相遇時,會產生“合拍”、“差拍”。舉例說明:400Hz和500Hz的聲音相遇時,會派生出“合拍”即500Hz+400Hz=900Hz的聲音,同時派生出“差拍”即500Hz-400Hz=100Hz的聲音。由此可見移頻器始終存在“拍頻鑲邊”,特別是在產生“振蕩鑲邊”時,“拍頻鑲邊”就越發明顯。

      綜述:移頻技術自從被引進并被商品化后曾經一度成了國人防嘯叫設備的專用名詞,成了當時具有創新價值和適用價值的擴聲技術。隨著新技術實施的完善和國民經濟發展水平的提高,移頻器固有的技術問題制約了其進一步發展,移頻技術已逐漸淡出市場,相當一些前沿的使用單位已適用了新的技術變革。

      3、移相方式抑制嘯叫:

      顧名思義,移相就是移動相位。在前面我們曾提到過“相位”一詞,在空中某點,當反饋回來的聲音和原始聲音同時壓縮或擴張了該點空氣,我們稱反饋聲與原始聲相位“同相”,該點聲音增大;相反,如果一個聲音壓縮該點空氣的同時另一個聲音卻擴張了該點的空氣,我們稱這兩個聲音相位“反相”,該點聲音減弱??梢姰斣悸暫头答伮?或直達聲和反射聲)在空中相遇后到底使音量增大了呢、還是減小了呢,這與其之間的相位緊密相關。移相器正是基于通過改變輸入信號的相位來破壞房間峰點和嘯叫的累積建立過程,從而破壞構成聲反饋條件,最終達到防止嘯叫的目的。

      當今時代,DSP微電腦處理技術在各個領域都發揮了至關重要的作用,硬件技術和軟件技術都在此得到充分想象、發揮和運用, DSP微電腦技術的推廣和滲透,滿足的是人們對自動化的要求,解放了人力;可研究核心的技術機理、掌握最有效的實施辦法才是根本。DSP并不能成為領域技術先進的代名詞,或許只能說代表了領域內一種先進的工具和手段。在擴聲領域,DSP的圖示均衡器、DSP的移頻器、DSP的移相器、DSP的參量均衡器都同時存在。我們常用模擬的和數字的來區別設備的手動化或自動化;其實,無論模擬、還是數字,只要實施的技術機理是一樣的,就聽感來說效果差異是不會多明顯的。一句化,只能說數字機解放了人,成了工具和時代的標志。

      未來防嘯叫技術的發展方向可以不難看出,是朝著綜合參量聲場校正的方向前進的,而DSP數字化將會讓復雜的綜合參量校正計算變得輕而易舉。
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