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| 擴聲係統中的聲反饋的產生及抑製 |
| 發布時間：2017-1-17 22:55:17 |
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接入了傳聲器的擴聲係統中，如果將擴聲係統的調音台和功率放大器音量進行較大的提升，則揚聲器發出的聲音就會通過直接或間接（聲反射）的方式進入傳聲器，使整個擴聲係統形成正反饋而引起嘯叫，這種現象稱為聲反饋。
聲反饋嘯叫是一種擴聲係統中經常出現的現象，不僅破壞音質，而且限製傳聲器聲音的擴聲音量，深度的聲反饋還容易造成擴音設備的損壞，如功放因過載而燒毀，音箱因係統信號過強而燒壞（通常是燒毀音箱的高音單元）。可以說，聲反饋的存在對於聲音再現有百害而無一利。
聲反饋的產生
在具有傳聲器的音響係統中，由於揚聲器係統的聲音通過不同途徑又進入傳聲器，與傳聲器的輸入聲信號疊加，當相位相同時即產生更強的輸入信號進入係統，同樣產生更強的輸出聲信號，反饋到傳聲器。如此多次反複，引起擴聲係統的自激振蕩，出現了擴聲係統的聲反饋“嘯叫”。
1 聲反饋原理
聲反饋的形式不僅與擴聲環境及其建築聲學特性有關，還與揚聲器、傳聲器的擺放位置有關。如擴聲係統中揚聲器布局不當，演唱者使用的傳聲器直接對準音箱聲輻射的方向等；還與電聲設備選擇不當有關，如所選揚聲器、傳聲器的指向性以及頻率特性等；還與擴聲係統調試不當有關。如有的設備處於臨界工作狀態，稍有幹擾即自激，從而產生聲反饋。
通常用“傳聲增益”來表示聲反饋的程度。“傳聲增益”就是指擴聲係統達到最高可用增益時（臨界增益減去6 dB增益裕量），在指定的各聽眾位置上測得的平均聲壓級與話筒處聲壓級的dB數差值。這一差值越大，表明擴音機的音量可以開得越大，“傳聲增益”也越高。最簡單抑製“嘯叫”的辦法是減少聲增益，但是也降低了擴聲係統的效率。
2、產生聲反饋的條件及過程
聲反饋（嘯叫）是擴聲係統由於存在正反饋而產生的振蕩。根據振蕩形成的原理，一個係統隻有在滿足下述兩個條件時才能形成振蕩，即振幅平衡條件和相位平衡條件。對一個係統來說，所謂振幅平衡就是隻有某頻率的反饋信號幅度大於此頻率原先輸入信號的幅度時才能引起振蕩，或者說當振幅條件Kp≥1(K為係統放大倍數，盧為反饋係數)時才能引起振蕩。所謂相位平衡是隻有某頻率的反饋信號與此頻率輸入信號同相位才能引起振蕩，也就是相位條件西=2Nπ，即相位為0°或360°的整數倍，滿足正反饋。這兩個條件必須同時滿足，缺一不可。因此解決聲反饋嘯叫問題就必須從這兩方麵著手，即破壞嘯叫條件，亦即改變相位或減小增益K和反饋係數β。
對於任何一個已經建立的擴聲係統，也即擴聲係統的場地以及實際所使用的揚聲器係統、傳聲器的數量、布局都已確定，並且放置到位，那麽這個係統中必然存在這樣的頻率聲波：滿足與原先輸入傳聲器該頻率聲波同相位的同時，從揚聲器係統輻射出來後又從不同的途徑返回到傳聲器。這樣的頻率聲波不在少數，滿足產生聲反饋產生的兩個條件之一的相位條件。如果這些聲波同時又滿足產生聲反饋的兩個條件之一的振幅條件，即Kβ≥1，則聲反饋形成。
隨著調音台話放模塊推子逐步往上推（線路輸出模塊推子已預先推至適當位置），擴聲係統的增益逐步增大，聲反饋振幅條件由Kβ＜逐步因係統放大倍數K的增大而趨近於l，繼續把推子往上推，當某個頻率最先達到Kβ≥1時，則整個係統在這個頻率點形成聲反饋振蕩。
另外，在任何擴聲係統工作的環境中都存在著環境噪聲，並且這些噪聲的頻譜是非常寬的，而由於受聽覺特性所限，並沒有明顯感知這些噪聲的存在。然而擴聲係統中的傳聲器是能夠接收到這些噪聲，並進行聲電轉換。這些變成電信號的噪聲中首先滿足振蕩條件的那個頻率的噪聲聲波經過調音台、功率放大器及周邊設備的放大，再經過揚聲器係統轉換成聲信號輻射出去，然後經過某個途徑重新回到傳聲器。這時，雖然係統放大倍數K>1，但是整個擴聲係統中的閉環電壓放大倍數Kβ＜1，此時尚未形成聲反饋振蕩，從揚聲器輻射出來的聲音尚未達到人們可以感覺到的響度。繼續把推子往上推，當此頻率信號在整個擴聲係統中的閉環電壓放大倍數Kβ已滿足大於1的條件時（這時起保持調音台推子位置不變），其聲波再次進入傳聲器，此已比原先進入傳聲器的噪聲信號幅度增大了，那麽經過一個新的循環後必然在幅度上比上一次從揚聲器出來後返回傳聲器的信號幅度更大了。
這時，雖然調音台推子位置不變，即係統放大倍數K不變，然而由於Kβ>1，如果不采取措施的話，整個擴聲係統中的閉環將繼續不斷循環下去。隨著反複地循環放大，信號幅度逐步增大；通過若幹次循環後，從揚聲器輻射出來的聲音已達到可以感覺到的響度，此時就覺察到聲反饋嘯叫的苗頭。繼續循環下去，聲音會越來越大，最後達到不能忍受的程度。
由於整個擴聲係統中的閉環循環中，有一個揚聲器輻射出來的電信號從揚聲器係統經過（不同途徑）空間傳播，才到達傳聲器的過程，而聲波在空間傳播的速度是比較低的。根據聲波340 m/s的速度計算，如果揚聲器輻射出來的聲波通過某個途徑返回到傳聲器需走34m的路程，那麽不考慮電信號在設備電路中極快的傳輸速度所花費的時間，一個閉環循環需要100 ms時間。假設閉環增益為l dB，同時假定最初進入傳聲器的該頻率噪聲信號聲壓級為20 dB，則升到60 dB這個已經能聽出嘯叫苗頭的聲壓級需要循環40次，也就是需要4s時間。當然，如果從揚聲器輻射出來的聲波返回到傳聲器如果需要走17 m的路程，則需2s時間。
這時，聲反饋振蕩已經形成，如果降低此頻率的係統放大倍數K，即使整個擴聲係統中的閉環電壓放大倍數Kβ<1，則此頻率的嘯叫將被抑製。
如果繼續將調音台上控製推子逐步往上推，那麽第二個已滿足相位平衡頻率的閉環電壓放大倍數又可能大於l，在這個新的頻率上又會重複與第一個頻率一樣的形成嘯叫的過程。如果繼續將調音台上輸出音量控製推子逐步往上推，還會出現第三個、第四個……嘯叫頻率。事實上在一個室內的擴聲係統工作中可能產生嘯叫的頻率點遠多於一兩個。
3、防止聲反饋引起嘯叫的措施
對於任何一個擴聲係統必然存在不少的頻率聲波，滿足形成聲反饋的兩個條件之一的相位條件。事實上，對於一套擴聲係統來說，要絕對避免產生嘯叫是不可能的，也是不必要的，隻要在達到最高使用要求聲壓級的情況下不產生嘯叫，那麽此擴聲係統的聲反饋嘯叫問題可以說得到解決了。
聲反饋的抑製，一般來說就是如何控製產生聲反饋的兩個條件之一的振幅條件，即使Kβ<1。以下結合K、β兩個方麵來談如何進行采取措施抑製聲反饋嘯叫的產生。
1) 減小β（反饋係數）
(1) 從建築聲學特性上考慮，擴聲場合的混響時間不宜過長，混響時間越長則混響聲能越大，引起的聲反饋機會越多。傳聲器附近是否存在強反射的反射麵，需要的話在傳聲器附近增加吸聲處理，以減少反射到傳聲器的反射聲。
(2) 要盡可能使傳聲器不處於揚聲器的直達聲場內，利用傳聲器與音箱的指向特性，調整它們之間的空間位置，盡力消除聲反饋通道。
(3) 選用頻率特性比較平直的傳聲器和揚聲器，以免由於有峰值而引起自激。
(4) 采用移頻器抑製聲反饋。它能將聲音信號的頻率增加5 Hz左右，從而切斷聲音正反饋鏈路，進行聲反饋的抑製。但是，該設備在語言擴聲時使用起來效果很好，對聲音的破壞很小，但是在演唱會和器樂中使用就會有明顯的聲音變調感覺。當然，有的移頻器設計成串接在傳聲器和調音台之間使用，專門針對語言信號進行移頻（適合會議等基本以語言為主的擴聲係統），然而對於非語言為主的擴聲係統來說，會給擴聲係統的組成帶來複雜性，進而給擴聲係統的操控增加難度。
2) 減小K（係統放大倍數）
(1) 采用均衡器抑製聲反饋。這種設備可有效地衰減反饋頻率點的增益（拉饋點），擴聲係統之所以產生聲反饋，是因為係統中某些頻率信號過強，如果衰減這些過強的頻率就能抑製聲反饋。而由於均衡器的濾波器是固定不變的，無法將其精確定位到回饋點，均衡器的濾波器帶寬較寬（1/3倍頻程）。使用過程中對擴聲係統的音質有一定影響。
(2) 采用反饋抑製器抑製聲反饋
反饋抑製器是隨著數字亚洲麻豆AV肉丝网站一区二区的發展並針對聲反饋嘯叫形成過程的特點而設計、生產的一種自動拉饋點的專業設備。
反饋抑製器能夠針對聲反饋嘯叫形成過程的特點，快速掃描、自動尋找出係統中反饋信號頻率，並能自動生成與其頻率相同的窄帶濾波器，切除“嘯叫”的頻率信號，從而抑製反饋。
輸入聲反饋抑製器的信號先被放大，然後再將放大後的模擬信號轉換成數字信號。此時檢測器不斷掃描，可將50 Hz～15 kHz中的所有反饋頻率識別，當聲反饋信號找到後，由中央處理器立即告知數字信號處理器去設定頻率，並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，達到使整個擴聲係統閉環放大倍數小於l的目的，使振蕩不能形成。如果再增大傳聲增益，可能又有新的反饋頻率出現，這時第二路反饋控製聲道將開始工作，以抑製反饋的產生。反饋抑製器的濾波帶寬通常為1/5倍頻程或者1/10倍頻程可選；有的甚至為1/60倍頻程；尋找和消除反饋需要的時間為0.4 s，如果使用得當，一般可使擴聲係統的傳聲增益提高6~12 dB，既達到最大程度減少聲學反饋的目的，又保持原始聲源的音頻特性。
在擴聲係統中運用反饋抑製器可以有效地抑製聲反饋，使用中應注意以下三個要點：
① 通道A和通道B（左右聲道）必須單獨、分開設定。設置第二通道時，一定要關閉第一通道音量，用“BYPASS”按鈕跳通第一通道，重複係統初始化過程。
② 固定濾波器和動態濾波器數量的確定。應根據擴聲過程中傳聲器位置是否發生變化而定。在傳聲器移動的情況下，係統設置時設置成能對單個的音箱進行音量控製，在傳聲器向某個音箱靠近時，應當拉低此音箱的音量，也是減少嘯叫的一種有效手段。擴聲係統中使用返聽音箱的，則必須設置成對其進行單獨的音量控製。
③ 由於反饋頻率點與擴聲環境等密切相關，當聲場條件變化後，反饋抑製器中設置的參數必須重新調整。也就是說一旦擴聲環境、音箱布局、傳聲器數量及位置等發生了變化，反饋抑製器中設置的參數必須重新調整。
一般來說，如果擴聲環境的建聲特性不是特別的差，擴聲係統中傳聲器和揚聲器的使用、布局等比較合理，那麽在擴聲係統中使用反饋抑製器來抑製反饋，對於擴聲場地經常變換的擴聲係統特別有利，基本能在極短的時間內完成調試並進行正常的擴聲工作，達到最大程度減少聲反饋的目的，其在提高傳聲器增益的同時，又能保持原始聲源的音頻特性，進而獲得較理想的擴聲效果。 |
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