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防嘯叫原理及處理方法對比

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防嘯叫原理及處理方法對比

發(fā)布日期:2018-05-17 作者:admin 點(diǎn)擊:

  消除反饋嘯叫要從產(chǎn)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(dá)到目的。

  調(diào)整距離法

  既避免嘯叫又能提升擴(kuò)音音量非常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(yīng)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(yuǎn)距離聲源的拾音衰減很小,調(diào)整距離對提升擴(kuò)音音量和防止嘯叫的作用不大。擴(kuò)聲系統(tǒng)是否容易嘯叫,與話筒的靈敏度沒有直接關(guān)系。只不過高靈敏度的話筒都是銳指向性的,容易產(chǎn)生嘯叫罷了??s短發(fā)聲設(shè)備與聽眾的距離,實際上可以提升擴(kuò)音的響度??蛇m當(dāng)?shù)臏p小系統(tǒng)的總增益。若同時輔以指向性寬的近場音箱,話筒稍微離遠(yuǎn)點(diǎn)就能避免嘯叫。

  對于揚(yáng)聲器的直接反饋聲場來說,就是話筒距揚(yáng)聲器越遠(yuǎn)越好,揚(yáng)聲器距聽眾越近越好。話筒應(yīng)放在揚(yáng)聲器輻射方向的背面,如果話筒有可能被拿著四處走動,揚(yáng)聲器應(yīng)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(fā)聲設(shè)備的頻率曲線不是理想平坦的直線(特別是一些質(zhì)量比較差的放音設(shè)備),以及廳堂聲場的聲學(xué)諧振作用,使頻率響應(yīng)起伏很大。可以用頻率均衡器補(bǔ)償擴(kuò)聲曲線,把系統(tǒng)的頻率響應(yīng)調(diào)成近似的直線,使各頻段的增益基本一致,提高系統(tǒng)的傳聲增益。

  應(yīng)該使用21段以上的均衡器,在要求比較高的地方應(yīng)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(kuò)聲系統(tǒng)在出現(xiàn)反饋自激時,其頻率只是固定在某一點(diǎn)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(tǒng)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(xiàn)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(diǎn)頻率,自動調(diào)整Q值帶寬,自動將聲反饋消除而又較大限度地保護(hù)了音質(zhì)。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(qū)別反饋自激信號與音樂信號,可在系統(tǒng)出現(xiàn)自激時,迅速作出反應(yīng),并在反饋頻點(diǎn)上設(shè)定一個很窄的數(shù)字濾波器,其陷波深度也會自動設(shè)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。

防嘯叫

  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(guī)格的話筒分別拾取直達(dá)聲和反射聲,通過反相電路使反射聲信號在進(jìn)入功放前相位相互抵消,能有效的防止嘯叫自激。

  調(diào)相法

  擴(kuò)音系統(tǒng)的自激嘯叫,其反饋回路是正反饋,如果把話筒信號調(diào)相處理,就會破壞自激的相位條件,從而防止系統(tǒng)的自激嘯叫。有資料表明,當(dāng)相位偏差值在140°時,穩(wěn)定度較好;并且,調(diào)制的頻率越高,系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。為了使處理后的音質(zhì)不發(fā)生太大的畸變,其調(diào)相頻率的較大允許值是4Hz。

  因此,當(dāng)各種設(shè)備調(diào)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(guān)機(jī)、調(diào)節(jié)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(nèi)的聲音頻帶按照一定的倍頻程(倍數(shù)關(guān)系)劃分段落,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(guān)系分段選取中心頻點(diǎn),由低頻端到高頻端中心頻點(diǎn)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(guān)系分段選取中心頻點(diǎn),由低頻端到高頻端中心頻點(diǎn)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(diǎn)位完全固定,每一頻點(diǎn)上設(shè)置的推桿都可以對本頻率點(diǎn)上的聲壓進(jìn)行±15dB(即6、7倍音量)的提升或衰減。

  均衡器是怎樣抑制擴(kuò)聲嘯叫的呢?我們知道均衡器將音頻進(jìn)行了預(yù)先的頻率分段,引發(fā)擴(kuò)聲嘯叫的房間峰點(diǎn)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(diǎn)上的提衰推桿置于中心點(diǎn),保證均衡器在音頻范圍的響應(yīng)平直;慢慢增大系統(tǒng)音量,使系統(tǒng)一嘯叫點(diǎn)臨界發(fā)生,通過人耳主觀判斷嘯叫點(diǎn)的頻率;迅速在均衡器上找到分管該頻率點(diǎn)的推桿,并迅速拉下該推桿,這時系統(tǒng)將減小對該頻點(diǎn)的放大量,嘯叫消失;同理,繼續(xù)增大系統(tǒng)音量,使系統(tǒng)第二嘯叫點(diǎn)臨界發(fā)生,后面的操作以此類推……直到系統(tǒng)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(diǎn):一、是采用人工手動的的方法;二、需要人耳非常熟悉發(fā)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(fā)系統(tǒng)不穩(wěn)和燒毀。很明顯對操作人員的要求極高,非專業(yè)人士難以勝任。

防嘯叫

  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(diǎn)的Q值低。Q值的含義是當(dāng)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(qiáng)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(shè)備能消除有害的峰點(diǎn),而其他的頻率成份保留的越多音質(zhì)越保真、聲音越豐滿,即要求設(shè)備有高Q值。廣義地認(rèn)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(dāng)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(nèi),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(nèi),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(diǎn)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(yán)重的房間,其峰點(diǎn)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(diǎn)的影響,也就難以抑制嘯叫的發(fā)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(jìn)一步降低;要獲得設(shè)備的高Q值,衰減量又會打折了。

  3、中心頻點(diǎn)固定。均衡器的中心頻點(diǎn)是事先設(shè)定好了的,而不同擴(kuò)聲現(xiàn)場話筒位置的峰點(diǎn)變化確是千差萬別的,固定的中心頻點(diǎn)往往對不準(zhǔn)峰點(diǎn)從而導(dǎo)致抑制能力下降,調(diào)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(nèi)影響現(xiàn)場擴(kuò)聲的豐滿度、音質(zhì)水準(zhǔn)和更寬頻率范圍聲音的響度,這樣就反而抵消了一部分?jǐn)U聲能量。


  顯然,一臺均衡器其分頻段數(shù)越多,用于嘯叫的抑制其現(xiàn)實意義更大一些;有的專業(yè)的調(diào)音臺或簡易綜合機(jī)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(shù)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(dāng)擴(kuò)聲或錄制節(jié)目時,對現(xiàn)場房間聲壓——頻率特性曲線進(jìn)行彌補(bǔ)、修正作用(即均衡的作用)或?qū)?jié)目內(nèi)容和演出器材音色進(jìn)行補(bǔ)充修飾、調(diào)試作用,均衡器設(shè)備經(jīng)久不衰并在擴(kuò)聲系統(tǒng)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(yè)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(shè)備固有的問題缺陷制約了其在防嘯叫領(lǐng)域里的使用和發(fā)揚(yáng),而且用高昂的價格購買專業(yè)的均衡器卻用于防嘯叫,用其輔助功能,而浪費(fèi)其主要功能是避重就輕、得不償失的。隨著后續(xù)防嘯叫技術(shù)的推廣運(yùn)用,均衡器已經(jīng)極少被用來防嘯叫,采用均衡器抑制嘯叫是一定階段的產(chǎn)物。


  2、移頻方式抑制嘯叫:

  上世紀(jì)五十年代,國際上移頻技術(shù)被開發(fā)出來,曾經(jīng)生產(chǎn)過一小部分實驗樣機(jī),由于移頻技術(shù)固有的一些缺點(diǎn)(后面會分析到)加上當(dāng)時技術(shù)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(dāng)時經(jīng)濟(jì)條件落后、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)薄弱的背景下,移頻技術(shù)由綿陽市無線電廠引進(jìn)并被形成商品,適應(yīng)了當(dāng)時國情,當(dāng)時移頻器一度成了防嘯叫設(shè)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(diǎn)施加的影響,從而破壞構(gòu)成聲反饋的條件,達(dá)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(shù)單一音頻的頻率(基波和無數(shù)諧波)?,F(xiàn)行移頻器一般會移動(或叫改動)進(jìn)入信號頻率3~8Hz,即有3~8Hz的移頻數(shù)可調(diào)。舉例說明,輸入一個1000Hz信號時,當(dāng)正方向移頻3~8Hz時,移頻器將會輸出一個1003~1008Hz的信號;當(dāng)反方向移頻3~8Hz時,移頻器將會輸出一個997~992Hz的信號。

  根據(jù)前面分析嘯叫的過程機(jī)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(qiáng)的N次循環(huán)放大后的結(jié)果表現(xiàn)形式。移頻器防嘯叫過程如下:當(dāng)房間峰點(diǎn)位置頻率信號在反饋中滿足了K閉>1,便有了初次強(qiáng)烈反饋到話筒輸入端的一次反饋信號,該信號經(jīng)過移頻器放大后卻發(fā)生了頻率上的改變(即在原始信號頻率基礎(chǔ)上增加或減少了3~8HZ);這時輸出信號在峰點(diǎn)位置便發(fā)生了3~8Hz的移動,我們知道峰點(diǎn)位置聲壓較高,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(jìn)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(diǎn)3~8Hz,聲壓繼續(xù)降低&hellip;&hellip;以此類推。由此反饋的信號每循環(huán)一次便減弱一次,使峰點(diǎn)位置信號滿足K閉<1的穩(wěn)定工作條件,嘯叫就不可能發(fā)生。

  換言之,移頻器的工作方式就是:當(dāng)正向移頻時,將引發(fā)嘯叫的峰點(diǎn)一步一步往音頻的高頻端"趕",直到"趕"出音頻的范圍;反之,當(dāng)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(diǎn):一、操作過程簡便。使用時只需啟動移頻功能開關(guān)即可,移頻數(shù)3~8Hz連續(xù)可調(diào)。二、抑制嘯叫過程自動完成,無須人工去鑒別調(diào)試。三、抑制嘯叫的能力比較顯著,效果明顯。由于以上特點(diǎn),移頻技術(shù)從上世紀(jì)70年代誕生以來一度成為防嘯叫的出色技術(shù)。

  移頻技術(shù)存在的問題:

  1、整個聲音頻率范圍內(nèi)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(fā)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(nèi)的有意失真換取抑制嘯叫的目的。

  2、移頻器對擴(kuò)聲環(huán)境沒有鑒別。可以說是"眉毛胡子一把抓"的工作方式。實際擴(kuò)聲現(xiàn)場擴(kuò)聲條件千差萬別,而移頻器在擴(kuò)音時的防嘯叫功能與現(xiàn)場毫無關(guān)系,哪怕是擴(kuò)聲現(xiàn)場本無嘯叫點(diǎn),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(fā)現(xiàn)使用移頻器后,經(jīng)常會出現(xiàn)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(diǎn),由峰點(diǎn)引發(fā)聲反饋、繼而重復(fù)地每聲反饋一次"撤離"峰點(diǎn)3~8Hz,在"撤離"的時間周期內(nèi)必然引發(fā)前面的振蕩回聲;這種情況哪怕是本沒有在峰點(diǎn)位置的聲音頻率都要跑去"振蕩"一回,因為設(shè)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(jù)"波的干涉"原理,當(dāng)兩個不同頻率的波相遇時,會產(chǎn)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(chǎn)生"振蕩鑲邊"時,"拍頻鑲邊"就越發(fā)明顯。

  綜述:移頻技術(shù)自從被引進(jìn)并被商品化后曾經(jīng)一度成了國人防嘯叫設(shè)備的專用名詞,成了當(dāng)時具有創(chuàng)新價值和適用價值的擴(kuò)聲技術(shù)。隨著新技術(shù)實施的完善和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,移頻器固有的技術(shù)問題制約了其進(jìn)一步發(fā)展,移頻技術(shù)已逐漸淡出市場,相當(dāng)一些前沿的使用單位已適用了新的技術(shù)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(diǎn),當(dāng)反饋回來的聲音和原始聲音同時壓縮或擴(kuò)張了該點(diǎn)空氣,我們稱反饋聲與原始聲相位"同相",該點(diǎn)聲音增大;相反,如果一個聲音壓縮該點(diǎn)空氣的同時另一個聲音卻擴(kuò)張了該點(diǎn)的空氣,我們稱這兩個聲音相位"反相",該點(diǎn)聲音減弱??梢姰?dāng)原始聲和反饋聲(或直達(dá)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(guān)。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(diǎn)和嘯叫的累積建立過程,從而破壞構(gòu)成聲反饋條件,達(dá)到防止嘯叫的目的。

  當(dāng)今時代,DSP微電腦處理技術(shù)在各個領(lǐng)域都發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,硬件技術(shù)和軟件技術(shù)都在此得到充分想象、發(fā)揮和運(yùn)用, DSP微電腦技術(shù)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(shù)機(jī)理、掌握有效的實施辦法才是根本。DSP并不能成為領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn)的代名詞,或許只能說代表了領(lǐng)域內(nèi)一種先進(jìn)的工具和手段。在擴(kuò)聲領(lǐng)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(shù)字的來區(qū)別設(shè)備的手動化或自動化;其實,無論模擬、還是數(shù)字,只要實施的技術(shù)機(jī)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(shù)字機(jī)解放了人,成了工具和時代的標(biāo)志。

  未來防嘯叫技術(shù)的發(fā)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(jìn)的,而DSP數(shù)字化將會讓復(fù)雜的綜合參量校正計算變得輕而易舉。

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