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擴(kuò)聲系統(tǒng)中減少產(chǎn)生嘯叫的措施

信息來源:gzypj.cn | 發(fā)布時間:2021年04月08日

為了抑制嘯叫的產(chǎn)生,需要做不少工作,首先是在建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)上考慮這方面的工作,通常情況下不由擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員決定,例如將建筑設(shè)計(jì)成什么樣的尺寸,什么樣的形狀,內(nèi)部裝修如何設(shè)計(jì)等,一般在擴(kuò)聲系統(tǒng)招標(biāo)前已基本確定了,你面對的往往是一個已經(jīng)完工的建筑,或者建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工,只是正在準(zhǔn)備裝修。并且裝修方案也已確定,因?yàn)榇蠖鄶?shù)業(yè)主并不了解建筑物的形狀、尺寸、裝修會影響將來的擴(kuò)聲效果,所以在最初很少考慮建筑聲學(xué)的設(shè)計(jì)是一門專門的科學(xué),需要專門的人員來進(jìn)行設(shè)計(jì),還有更多的情況是后來改變建筑用途才需要增加擴(kuò)聲系統(tǒng)的,面對這樣的實(shí)際情況,如果你接手?jǐn)U聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)時,裝修還沒有完成,那么你應(yīng)該就此建筑的情況進(jìn)行初步的聲學(xué)估算,看混響時間是否過長,是否會產(chǎn)生聲缺陷的凹形曲面,在傳聲器附近是否存在強(qiáng)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(shí)存在問題,那么你應(yīng)該與業(yè)主商量適當(dāng)修改裝修方案。

對相位平衡條件很難有效采取破壞措施,因?yàn)槠茐牧诉@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(yīng)重點(diǎn)在破壞幅度平衡上下功夫,首先應(yīng)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(qiáng),為此應(yīng)該在建筑聲學(xué)上,或者說裝修上采取必要的措施。

在建筑聲學(xué)有了基本保證后,應(yīng)進(jìn)行正確的音箱系統(tǒng)設(shè)計(jì),尤其是聲場設(shè)計(jì),這里我們主要探討與減少聲反饋引起嘯叫相關(guān)的聲場設(shè)計(jì),不討論聲場設(shè)計(jì)的其他方面,首先要盡可能使傳聲器不處于揚(yáng)聲器的直達(dá)聲場內(nèi),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(yáng)聲器系統(tǒng)和傳聲器的位置,包括選擇揚(yáng)聲器系統(tǒng)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(qiáng)反射界面,距離界面的遠(yuǎn)近,傳聲器附近是否有強(qiáng)反射體的,當(dāng)受條件所限傳聲器零度所對墻體距離太近,并且墻體為強(qiáng)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(qiáng)度,在這里我們要強(qiáng)調(diào)揚(yáng)聲器系統(tǒng)傳聲器的頻率響應(yīng)特性也會影響嘯叫的產(chǎn)生,當(dāng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)曲線出現(xiàn)比較多的尖峰時,就容易形成嘯叫,因?yàn)樵谶@些尖峰所在的頻率點(diǎn)的增益比平時增益大,那么這些頻率點(diǎn)的閉環(huán)放大倍數(shù)就容易滿足大于一的條件,就容易產(chǎn)生嘯叫,同理,傳聲器的幅度頻率響應(yīng)曲線上出現(xiàn)比較多的尖峰時也容易產(chǎn)生嘯叫,這是被實(shí)踐證實(shí)了的,所以在選擇揚(yáng)聲器系統(tǒng)和傳聲器時,除了要關(guān)心其他技術(shù)指標(biāo)外,還應(yīng)該關(guān)心他們的幅度頻率響應(yīng)曲線是否相對比較平滑,出現(xiàn)尖峰的頻率點(diǎn)越少越好,尤其是不要出現(xiàn)比較大的尖峰,相對比較起來幅度頻率響應(yīng)曲線上出現(xiàn)一些低谷比出現(xiàn)尖峰要有利一些,還要說明的是在同一個擴(kuò)聲系統(tǒng)中使用的傳聲器數(shù)量越多,可能產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)也越多,幾乎是隨傳聲器數(shù)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(yīng)該盡可能將那些不再使用的傳真機(jī)置于關(guān)斷的狀態(tài)。

在這些工作的基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步抑制嘯叫,有必要采用專用設(shè)備來補(bǔ)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(diǎn),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(yáng)聲器系統(tǒng)出來的聲音再次進(jìn)入傳聲器時與原頻率不相等,從而避免嘯叫產(chǎn)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(diào)的變化,因?yàn)樯呋蛘呓档桶雮€音階,實(shí)際上就是頻率變化將近6%,對于50Hz的信號改變,3Hz就相當(dāng)于改變了半個音階,肯定能感覺到音調(diào)的變化,但是在純語言擴(kuò)聲時,使用移頻器抑制嘯叫還是相當(dāng)有效的,并且也不容易感覺到音調(diào)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(dá)到使原先滿足相位平衡條件而產(chǎn)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(chǎn)生新的嘯叫頻率點(diǎn),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(diǎn)相應(yīng)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(zhì),最少為1個三分之一倍頻程頻段帶寬,有時當(dāng)振蕩頻率點(diǎn)處于兩個1/3倍頻程頻率的交界點(diǎn)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(zhì)的影響就更大了。

目前很多擴(kuò)聲系統(tǒng)中配置有一種稱為反饋抑制器的設(shè)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(shè)備,甚至在新投放市場的數(shù)字音頻系統(tǒng),例如數(shù)字媒體矩陣等設(shè)備中已經(jīng)包含了反饋抑制器的功能,賽賓的反饋抑制器能根據(jù)蕭叫形成的機(jī)理,自動找到嘯叫頻率點(diǎn),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(dá)到使閉環(huán)放大倍數(shù)小于1的目的,使振蕩不能形成,這種反饋抑制器設(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)比1/3倍頻程帶寬小得多,所以對音質(zhì)的影響也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(nèi)出現(xiàn)梳狀濾波器效應(yīng),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(yuǎn)遠(yuǎn)比1/3倍頻程均衡器濾波器的帶寬小得多,當(dāng)然反饋抑制器窄帶陷波濾波器對音質(zhì)的影響也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)曲線比較,其中粗實(shí)線代表1/3倍頻程均衡器,細(xì)實(shí)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(zhì)的影響要好于用1/3倍頻程均衡器。

問題是有不少人在擴(kuò)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(shè)計(jì)是否合理,是否在防止嘯叫方面進(jìn)行了設(shè)計(jì),采取了措施,如果聲學(xué)條件極端的差,那么要抑制嘯叫就是一件相當(dāng)困難的事情,此時應(yīng)該優(yōu)先考慮改善聲學(xué)條件,如果聲學(xué)條件已做了考慮,也采取了一定措施,那么就應(yīng)該在是否正確使用反饋抑制器上來找問題,相當(dāng)一部分人認(rèn)為反饋抑制器參數(shù)以前已經(jīng)調(diào)試過,反饋頻率點(diǎn)也被保存在反饋抑制器中,所以理應(yīng)能自動抑制可能產(chǎn)生的嘯叫了,其實(shí)他們不了解可能產(chǎn)生的嘯叫頻率點(diǎn)與聲場情況有關(guān),當(dāng)聲場條件變化后,最可能產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)也變化了,不再是原先情況下的嘯叫頻率點(diǎn)了,這些條件包括場所是否有變化,所用揚(yáng)聲器系統(tǒng)是否有變化,揚(yáng)聲器系統(tǒng)放置位置是否有變化,房間內(nèi)設(shè)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(diǎn)的參數(shù)也影響到幅度平衡頻率點(diǎn)的參數(shù),一句話,情況變化了,最容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)也跟著變化了,所以原先在反饋抑制器中設(shè)置的參數(shù)基本與現(xiàn)在的情況不相關(guān)了,當(dāng)然就不能有效的抑制現(xiàn)在情況下產(chǎn)生的嘯叫了,所以每次使用擴(kuò)聲系統(tǒng)前必須重新調(diào)整反饋抑制器的參數(shù),也就是重新尋找一下最容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn),并且重新設(shè)置對這些頻率點(diǎn)的增益是否衰減的程度,一般來說,只要擴(kuò)聲現(xiàn)場的各種條件已基本確定下來后,最容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)也就基本定下來了,因?yàn)檫@些最容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)與具體聲場情況,具體設(shè)備情況相關(guān),一旦這些都已定下來后,最容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)以及需要拉低的增益數(shù)值也基本定下來了,所以在正式活動開始前,將以前設(shè)置的反饋抑制器濾波器參數(shù)刪去,通過慢慢向上推調(diào)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(diǎn)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(shè)置九個固定濾波器,剩下三個濾波器作為動態(tài)濾波器使用,這種設(shè)置在傳聲器位置固定的情況下是比較合理的,設(shè)置九個固定濾波器用來抑制當(dāng)前聲場條件下最容易產(chǎn)生嘯叫的九個頻率點(diǎn),剩下的三個作為動態(tài)濾波器用用來對付臨時出現(xiàn)的新滿足條件的嘯叫頻率點(diǎn),但是當(dāng)傳聲器位置移動的情況下,設(shè)置九個固定濾波器,三個動態(tài)濾波器就不那么合理了,因?yàn)閭髀暺魑恢冒l(fā)生變化,最容易產(chǎn)生嘯叫的頻率點(diǎn)也就變化了,所以在預(yù)先設(shè)定九個固定濾波器的參數(shù)就沒有太大意義了。應(yīng)該少設(shè)固定濾波器的個數(shù),多設(shè)動態(tài)濾波器的個數(shù),不過靠動態(tài)濾波器來抑制臨時出現(xiàn)的嘯叫頻率點(diǎn)產(chǎn)生的嘯叫靠動態(tài)濾波器可能效果不如靠固定濾波器在預(yù)先對最可能產(chǎn)生的嘯叫產(chǎn)生的頻率點(diǎn)進(jìn)行抑制,其實(shí)在傳聲器移動的情況下,系統(tǒng)設(shè)置時設(shè)置成能對單個的音箱進(jìn)行音量控制,在傳聲器向某個音箱靠近時,適當(dāng)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(zhì)產(chǎn)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(zhì)產(chǎn)生可以感覺到的影響,因?yàn)榉答佉种破鞯臑V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(jié)目時,例如音樂節(jié)目,應(yīng)該選用1/10倍頻程濾波器,這樣對嘯叫頻率點(diǎn)拉下增益的陷波濾波器-3db帶寬只有0.07,此時對音質(zhì)的影響會就會非常小。而對于語言節(jié)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(dāng)嘯叫頻率點(diǎn)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(nèi),仍然可以對嘯叫進(jìn)行抑制,還有由于嘯叫只有在有傳聲器工作時才產(chǎn)生,所以可以設(shè)法將反饋抑制器串在傳聲器的通路中,例如在調(diào)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(jìn)行抑制處理,而對其他非傳聲器通路的信號不進(jìn)行移植處理。

總之,當(dāng)擴(kuò)聲系統(tǒng)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(dāng)聲場條件非常好,在實(shí)際需要使用的傳聲增益滿足的條件下不會出現(xiàn)嘯叫時,完全可以不使用反饋抑制器,如果系統(tǒng)中接有反饋抑制器,則可以將反饋抑制器設(shè)置成直通狀態(tài),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(diǎn)是,使用了反饋抑制器,不等于能避免發(fā)生嘯叫了,所以抑制嘯叫的工作,首先要在聲場設(shè)計(jì)上下功夫。