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会议系统话筒啸叫处理方法
2012-12-12    来源:    作者:佚名

         为了抑制啸叫的产生,需要做不少工作。首先是在建筑声学设计上考虑,这方面的工作通常情况下不由扩声系统设计人员决定。例如将建筑设计成什么样的尺寸、什么样的形状、内部装修如何设计等,一般在扩声系统招标前已基本确定了。你面对的往往是一个已经完工的建筑,或者建筑结构已经完工,只是正在准备装修,并且装修方案也已确定。因为大多数业主并不了解建筑物的形状、尺寸、装修会影响将来的扩声效果,所以在最初很少考虑建筑声学的设计是一门专门的科学,需要专门的人员来进行设计。还有更多的情况是后来改变建筑用途,才需要增加扩声系统的。面对这样的现实情况,如果你接手扩声系统设计时,装修还没有完成,那么你应该就此建筑的情况进行初步的声学估算,看混响时间是否过长,是否有会产生声缺陷的凹形曲面,在传声器附近是否存在强反射的反射面,尤其是将来传声器是否会正对着强反射的界面。如果确实存在问题,那么你应该与业主量适当修改装修方案。

         对相位平衡条件很难有效采取破坏措施,因为破坏了这个频率在这条反馈路线上的相位平衡,也许正好又满足那个频率在那条反馈路线上的相位平衡,所以我们应重点在破坏福度平衡上下功夫。首先应该尽可能使反馈信号的幅度不容易满足幅度平衡的条件,这就要求返回到传声器的反射声波尽可能不要太强,为此应该在建筑声学上,或者说装修上采取必要的措施。

         在建筑声学有了基本保证后,应进行正确的音响系统设计,尤其是声场设计这里我们主要探讨与减少声反馈引起啸叫相关的声场设计,不讨论声场设计的其他方面。首先要尽可能使传声器不处于扬声器的直达声场内,这是减少声反馈引起啸叫的重要条件,也就是要正确布置扬声器系统和传声器的位置,包括选择扬声器系统的指向特性、放置位置、角度等同时,要考虑传声器指向特性的选择、放置位置的确定以及传声器面对的界面是否为强反界面、距离界面的远近、传声器附近是否有强反射体等。当受条件所限,传声器所对体距离太近,并且墙体为强反射面时,可以考虑加挂厚且多褶的吸声较好的挂帘以减少反射声强度。在这里我们要强调,扬声器系统、传声器的频率响应特性,也会影响啸叫的产生。当扬声器系统的幅度频率响应曲线出现比较多的尖峰时,就容易形成啸叫,因为在这些尖峰所在的频率点增益比平均增益大,但是对平均声压级贡献不大,那么这些频率点的闭环放大倍数就容易满足大于1的条件,就容易产生啸叫。同理,传声器的幅度频率响应曲线上出现比较多的尖峰时也容易产生啸叫、这是被实践证实了的。所以在选择扬声器系统和传声器时,除了要关心其他技术指标外,还应该关心它们的幅度频率响应曲线是否相对比较平滑,出现尖峰的频率点越少越好,尤其是不要出现比较大的尖峰。相对比较起来,幅度频率响应曲线上出现一些低谷比出现尖峰要有利一些。还要说明的是在同一个扩声系统中使用的传声器数量越多,可能产生啸叫的频率点也越多,几乎是随传声器数量成倍增加,抑制啸叫的难度也越大,所以在使用过程中,应该尽叮能将那些不再使用的传声器置于关断的状态。例如采用具有传声器管理功能的手拉手传声器系统或传声器自动混音器等来管理传声器,使那些不在使用的传声器往后送信号的通路增益受到一定量的衰减,减小这些传声器通路的增益,从而使这些不再使用的传声器不会产生啸叫。

         在这些工作的基础上,为了进一步抑制啸叫,有必要采用专用设备来补救。最早有采用移频器、移相器来抑制啸叫的,但是采用移频器抑制啸叫存在一定的缺点。通常移频器可以将输人信号频率改变3~5Hz后输出,这样使扬声器系统出来的声音再次进人传声器时、与原频率不相等,从而避免啸叫产生。但是在信号的低频段,频率改变3~5Hz已足够使人感觉到音调的变化,因为升高或者降低半个音阶实际上就是频率变化将近6%,对于50Hz的信号,改变3Hz就相当于改变了半个音阶,肯定能感觉到音调的变化。但是在纯语言扩声时,使用移颇器抑制啸叫还是相当有效的,并且也不容易感觉到音调有多大变化,所以不会降低扩声效果。对于采用移相器抑制啸叫,它是通过将输人信号移动一定的相位后输出,来达到使原先满足相位平衡条件而产生的啸叫被破坏,但是一条路径、某个频率的反射声相位平衡条件被破坏了,也许使另外一条路径、另外一个频率的反射声又满足了相位平衡条件,从而又产生新的啸叫频率点,所以抑制啸叫的效果并不是非常好。还有一种方法是使用1/3倍频程均衡器拉低啸叫频率点相应频段的增益来抑制啸叫,这不但要求操作人员有一定技巧,还由于为了抑制啸叫而拉低的频段带宽比较宽而影响音质,最少为一个1/3倍频程频段带宽,有时当振荡频率点处于两个1!3倍频程频率的交界点附近时,不得不将两个相邻的1/3倍频程频段同时拉低,此时对音质的影响就更大了。

         目前很多扩声系统中配置有一种称为反馈抑制器的设备,反馈抑制器首先由美国的赛宾( SABINE)公司研制出来,目前已有不少公司推出了相似功能的反馈抑制设备。甚至在新投放市场的数字音频系统,例如数字媒体矩阵等设备中已经包含了反馈抑制器的功能。赛宾的反馈抑制器能根据啸叫形成的机理自动找到啸叫频率点,并且自动生成窄带滤波器降低以此频率为中心的窄频带增益,从而破坏了幅度平衡条件,达到使闭环放大倍数小于1的目的,使振荡不能形成。这种反馈抑制器设置有两种宽度的窄带滤波器,一种为1/5倍频程带宽,一种为1/10倍频程带宽。不论是1/5倍频程带宽还是1/10倍频程带宽,都远比1/3倍频程带宽小得多,所以对音质的影响也远比用I/3倍频程均衡器抑制啸叫小得多,而且原则上说,在1/3倍频程带宽内出现梳状滤波器效应,听感上是听不出来的。

         1/3倍频程均衡器的滤波器带宽与反馈抑制器窄带滤波器带宽的比较,从图上可以看出反馈抑制器的窄带滤波器带宽远比1/3倍频程均衡器滤波器的带宽小得多,当然反馈抑制器窄带陷波滤波器对音质的影响也远比1/3倍频程均衡器小得多。举例说明用1/3倍频程均衡器抑制反馈和用反馈抑制器抑制反馈形成的频率响应曲线比较,其中粗实线代表1/3倍频程均衡器,虚线代表反馈抑制器窄带陷波滤波器显然,用反馈抑制器后的频响曲线对音质的影响要好于用1/3倍频程均衡器。

        问题是有不少人在扩声中使用了反馈抑制器,但是感觉效果不明显。这个问题要从两个方面来分析,一个是前期对声场的设计是否合理,是否在防止啸叫方面进行了设计,采取了措施,如果声学条件极端的差,那么要抑制啸叫就是一件相当困难的事,此时应该优先考虑改善声学条件如果声学条件已做了考虑,也采取了一定的措施,那么就应该在是否正确使用反馈抑制器上来找问题。相当一部分人认为反馈抑制器参数以前已经调试过,反馈频率点也被保存在反馈抑制器中,所以理应能自动抑制可能产生的啸叫了。其实它们不了解可能产生的啸叫频率点与声场情况有关,当声场条件变化后,最可能产生啸叫的频率点也变化了,不再是原先情况下的啸叫频率点了这些条件包括场所是否有变化、所用扬声器系统是否有变化、扬声器系统放置位置是否有变化、所用传声器是否有变化,包括传声器数量和每个具体传声器放置的具体位置是否有变化、房间内设置的位置是否有变化,所有这些变化都会影响到满足相位平衡的频率点参数,也影响到幅度平衡频率点的参。一句话,情况变化了,最容易产生啸叫的频率点也跟着变化了。所以原先在反馈抑制器中设置的参数基本与现在的情况不相关了,当然就不能有效地抑制现在情况下产生的啸叫了,所以每次使用扩声系统前必须重新调整反馈抑制器的参数,也就是重新寻找最容易产生啸叫的频率点,并且重新设置对这些频率点的增益进行衰减的程度。一般来说、只要扩声现场的各种条件已基本确定下来后,最容易产生啸叫的频率点也就基本定下来了因为这些最容易产生啸叫的频率点与具体声场情况、具体设备情况相关,一旦这些都已定下来后,最容易产生啸叫的频率点及需要拉低的增益数值也基本定下来了所以在正式活动开始前,将以前设置的反馈抑制器滤波器参数删去,通过慢慢向上推调音台输出音量控制推子,重新逐个找出最容易啸叫的频率点和需要衰减的增益值是十分必要的操作。

         目前市场上的赛宾反馈抑制器上通常每通道有12个滤波器,厂家推荐设置9个固定滤波器,剩下3个滤波器作为动态滤波器使用。这种设置在传声器位置固定的情况下是比较合理的设置,9个固定滤波器用来抑制当前声场条件下最容易产生啸叫的9个频率点,余下的3个作为动态滤波器用,用来对付临时出现的新满足条件的啸叫频率点但是当传声器位置移动的情况下,设置9个固定滤波器、3个动态滤波器就不那么合理了,因为传声器位置发生变化,最容易产生啸叫的频率点也就变化了,所以在预先设定9个固定滤波器的参数就没有太大意义了,应该少设固定滤波器的个数,多设动态滤波器的个数,靠动态滤波器来抑制临时出现的啸叫频率点产生的啸叫。不过,靠动态滤波器可能效果不如靠固定滤波器在预先对最可能产生的啸叫频率点进行抑制其实在传声器移动的情况下,系统设置时设置成能对单个音箱进行音量控制,在传声器向某个音箱靠近时,适当拉低此音箱的音量,也是减少啸叫的一种有效手段。

         最后谈一下使用反馈抑制器抑制啸叫是否对音质产生影响的问题,一般情况下,合理使用反馈抑制器不会对音质产生可以感觉到的影响因为反馈抑制器的滤波器带宽比1/3倍频程图示均衡器滤波器的带宽窄得多。1/3倍频程滤波器——3dB带宽为0.23,1/5倍频程滤波器——3dB带宽为0.1387,,接近0. 14;1/10倍频程滤波器——3dB带宽为0.0693,接近0.07。在非语言节即寸,例如音乐节目,应选用1/10倍频程滤波器,这样对啸叫频率点拉下增益的陷波滤波器——3dB带宽只有0.07,也就是△f/fo=0.07,此时对音质的影响就会非常小。而对于语言节目使用,可以考虑选用1/5倍频程带宽陷波滤波器,虽然此时——3dB带宽为0.14,但是对于语言在听感上并不会造成明显的影响,并且由于带宽比1/10倍频程陷波滤波器时宽了,当啸叫频率点有稍微漂移时,往往还在拉下增益的窄带陷波滤波器频率范围以内,仍然可以对啸叫进行抑制还有,由于啸叫只有在有传声器工作时才产生,所以可以设法将反馈抑制器串在传声器的通路中,例如在调音台上将传声器输人通道编人编组,再将反恢抑制器插人编组,使反馈抑制器只对传声器通路信号进行抑制处理,而对其他非传声器通路的信号不进行抑制处理。

         总之,当扩声系统存在反馈时,使用反馈抑制器来抑制反馈在一定程度上能提高传声增益。当声场条件非常好,在实际需要使用的传声增益满足的条件下不会出现啸叫时,完全可以不使用反馈抑制器,如果系统中接有反馈抑制器。则可以将反馈抑制器设置成直通状态,那么反馈抑制器的影响就被完全排除了,与不使用反馈抑制器完全一样。

         还要说明的一点是,使用了反馈抑制器不等于能绝对避免发生啸叫了,所以抑制啸叫的工作首先要在声场设计上下功夫。

         但是要注意,如果一路反馈抑制器用来同时抑制多路传声器(例如8路传声器)的啸叫,就存在反馈抑制器检测到某一频率的信号具有啸叫特征。从而将此频率(窄频带)的增益拉低,但是这个具有啸叫特征的频率只是8路传声器中某一路传声器(例如第3路传声器)由于声回授而可能引发啸叫(闭环放大倍数大于1),对于其他7路传声器而言,这个颇率不是产生啸叫的频率,也就是其他7路传声器在这个频率上的系统闭环增益并不大,但是反馈抑制器已经将此频率(窄频带)的增益拉低了,因此对于这7路传声器而言,在幅频特性的这个频率(窄频带)处可能出现一个低谷,从而影响了音色,并且一路反馈抑制器处理的传声器数量越多,出现这种拉低一路传声器的啸叫频率(窄频带)的增益而对其他传声器通路幅频特性的影响越严重,假如8路传声器每路出现1个啸叫频率点,并且都被反馈抑制器将增益拉低了,则每路传声器的幅频特性中还出现7个因为其他传声器的啸叫而被拉下的低谷,这些不应该出现的低谷严重影响了每路传声器通路的幅频特性。如果每路传声器出现两个啸叫频率点,则问题就更严重了,多路传声器共用一路反馈抑制器所形成的频响特性,所以最好每路反馈抑制器只处理1路传声器的啸叫问题,也就是每己单独的反馈抑制器来抑制啸叫,这样每路反馈抑制器只针对一路传声雄铡到的啸叫频率点就是此路传声器通路系统闭环放大倍数大于1的,此时该路传六特性在这个频率处已经出现明显的高峰,所以从幅频特性平直的观点看也要求下来,这样才能保证音色真实自然。其实采用一路1/3倍频程均衡器来抑制多路传声器的啸叫,除了拉下的低谷带宽比用反馈抑制器拉下的低谷带宽要宽很多这个缺点外,还存在与用反馈抑制器一样的每路传声器通路的幅频特性由于出现不应该被拉下的低谷太多并且太宽,而引起的幅频特性严重起伏,严重影响音色。总之,当扩声系统存在反馈时,使用反馈抑制器来抑制反馈在一定程度上能提高传声增益。

         介绍一下具体寻找啸叫频率点的方法,首先寻找最容易产生啸叫的频率点的工作必须是在现场条件已经定下来后,或者说是在一场活动正式开始前进行,因为那时最容易产生啸叫的频率点已经基本定下来了,所以才有寻找的意义。关于使用赛宾反馈抑制器寻找啸叫频率点的内容在本书的“反馈抑制器”这一节中已做了详细叙述,请参看本书第七章第十节内容,这里不再重复。下面谈谈关于使用1/3倍频程频率均衡器来抑制啸叫的技术,在一场活动正式开始前,通过操作1/3倍频程频率均衡器来寻找现场已经存在的最容易产生啸叫的那些频率点,首先将双路(或两台单路)1/3倍频程频率图示均衡器的各频率提衰推子置于平直位置,也就是置于。的位置(或者说中间位置),开通并调整好整套扩声系统,使系统能正常工作,调整好调音台上各传声器输人通道的增益控制及通道推子(衰减器),使各传声器通道输出处于正常」_作状态,在不有意识加声源信号的条件下,接着可以先逐步、缓慢地推起调音台上工,通道主输出推子(关于先调左通道还是右通道上可以自己决定),一开始除了听到扬声器系统可能发出的很小噪声外听不到其他声音,当推子推到一定高度后可能听到刚刚产生的啸叫声,此时应该停止继续往上推推子,并且将推子稍微往下拉一点,直至听不到啸叫声为止,但是也不要太多拉下推子的量,然后可以改为调节I通道(左主音箱通道)的1/3倍频程频率图示均衡器,可以从低频推子开始,也可以从高频推子开始,并且最低那些频段和最高那些频段的推子也许可以不操作,因为很少在那些频段产生啸叫的,逐个地推起推子,例如先推起100Hz频段的推子,如果推到+12dB还没有产生啸叫,则说明正式使用时,这个频段是不容易产生啸叫的,所以将其推子恢复到平直((OdB)位置,接着推起125Hz这个推子,如果与100Hz这个推子一样没有啸叫,则继续往后操作160 Hz的推子,如果推到+9dB时开始啸叫,则说明这个频段在增益很高时会产生啸叫的,但是对于这个频段的推子不必过分处理,可以将其拉到平直位置,也可以拉到比平直位置稍低一些的位置,例如-1dB位置,如此继续操作后面其余频段的推子,如果当操作到315 Hz的推子时,刚刚将推子推到+3dB位置就已经产生啸叫了,说明这个频段是比较容易产生啸叫的,此时可以将此频段的推子拉到比平直位置低得多一点的位置,例如拉到-3dB或者更低一些的位置即可,这样正常扩声时距离啸叫时的增益还有一定的裕量,所以就比较安全了。如此操作逐个推起推子,一直到高频端,然后从推子所处位置可以直观地看出,被拉得最低的那个频段是最容易产生啸叫的,还可以看出第二个、第三个…容易产生啸叫的频段。采用同样的方法操作右主声道的1/3倍频程图示频率均衡器各个推子,寻找最容易产生啸叫的那些频段,并给予适当的衰减。如果有舞台返送系统,则可以采用同样的方法来寻找啸叫频段,并预先加以处理。当这些操作都完成后,正式活动时再产生啸叫的可能性就很小了。万一正式活动时又产生了啸叫,那么需要音响师具有一定的经验来对付了,首先是判断啸叫是由哪个声道产生的,这可以尽快操作1/3倍频程图示频率均衡器上的I、R总音量控制器(有的均衡器上是推子,有的均衡器上是旋钮),例如先适当减小I声道的电平(只要降低3dB即可),看啸叫是否被抑制,如果没有被抑制,则将L声道的电平恢复到原先位置,马上更换R声道音量控制器来操作,一般来说这个音量被降低(只要降低3dB即可)应该能将啸叫抑制下来,此时再根据刚才听到的啸叫声音判断其大致频段,继而将该相应频段的推子拉下3dB或更多一些,然后将R声道音量控制器恢复到原先位置。有时也可能啸叫不是由主音箱声道产生的,而是由舞台返送音箱声道产生的,那么操作方法类似于刚才的叙述,只是要操作串于返送音箱通道中的1/3倍频程图示频率均衡器了。

         最后说一下,在条件允许时,减小传声器与音源的距离,也就是减小拾音距离,对于减少啸叫概率是非常有用的。因为我们假定声源属于点声源,则声源的直达声符合直达声的平方反比定律,距离每增大一倍或减小一半,直达声声压级变化6dB。如果我们有意将拾音距离减小一半,则传声器上得到的直达声声压级将提高6dB.如果还要保持原先的扩声声压级,则由于传声器的输人信号增大了6dB,所以系统的增益可以减小6dB,当然就不容易产生啸叫了。流行唱法使用近讲传声器近距离唱歌时,因为拾音距离比传统演播时拾音距离近了16~32倍,也就是到达传声器的直达声声压级大了24~30dB,换一种说法,如果声源的声压级不变,扩声声压级不变,则由于加到调音台输人通道的信号增大了24~30dB,所以可以将调音台相应输人通道的增益减小24~30dB,当然就不容易产生啸叫了。

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