聲反饋

聲反饋

聲反饋是聲音能量的一部分通過聲傳播的方式傳到話筒而引起的嘯叫現象,在沒有出現嘯叫的臨界狀態,會出現振鈴聲,此時一般也認為存在聲反饋現象,將音量衰減6dB後,定義為無聲反饋現象發生。聲反饋指由揚聲器系統發出的聲音又返回到傳聲器的現象,從揚聲器系統發出的聲音可能通過不同的途徑返回到傳聲器。由於聲反饋的存在,使最終的聲場頻響特性不好,會產生梳狀濾波器效應;當這種反饋滿足振盪條件時將產生嘯叫現象,並且可以在很多個頻率點產生嘯叫。

基本介紹

  • 中文名:聲反饋
  • 外文名: acoustic feedback;
  • 產生條件傳聲器音箱同時使用
  • 形成原因:房間的形狀及聲學狀況
  • 危害影響:破壞音質等
產生條件,形成原因,危害影響,抑制方法,消除設備,

產生條件

(1)傳聲器音箱同時使用;
(2)音箱放送的聲音能夠通過空間傳到傳聲器;
在擴聲系統中,當使用傳聲器拾音時,由於傳聲器的拾音區域與音箱的放音區域不可能採取隔離措施時,音箱發出的聲音通過空間傳到傳聲器,由於放大電路增益過高而導致聲反饋(回授)。一般來說,只有在擴聲系統中才存在嘯叫問題,在錄音和還音系統中根本不具備產生嘯叫條件。如錄音系統中只有監聽用音箱,錄音棚中傳聲器的使用區域與監聽音箱的放音區域是互相隔離的,不具備聲音回授的條件;而在電影還音系統中幾乎不使用傳聲器,即使偶爾使用傳聲器,也是在放映室中做語言近講拾音,放映音箱距傳聲器很遠,所以也就不可能發生聲反饋。
擴聲系統出現嘯叫的主要原因是系統中某些頻率的聲音(信號)過強,當提升傳聲器通路增益時,由於這些過強的頻率率先到達聲反饋所需要的強度條件如果該頻率的反饋類型恰為正反饋,則必然在此頻率上出現自激振盪現象,自激振盪頻率的高低,表現為嘯叫聲音音調的高低。

形成原因

聲反饋是音箱聲音能量的一部分通過聲傳播的方式傳到傳聲器而引起的嘯叫現象,在出現嘯叫前的臨界狀態,會出現振鈴聲(即聲音停止後的高頻尾聲),此時一般也認為是聲反饋現象。將音量衰減6dB後,定義為最高可用增益,無聲反饋現象發生。
(1)房間的形狀及聲學狀況
任何一個房間都可以被認為是一個聲學共振腔體,共振會使某些頻率的聲音被除數格外加強。按建聲原理,不同體形和容積的房間其共振頻率是不同的,通過房間簡正共振公式,可算出一個房間的共振頻率;另一方面,吸聲材料對不同頻率的反向和吸收也是不同的,不同材料對不同頻率的吸聲係數差異很大,吸聲結構的不同也會導致對不同頻率的吸收不盡相同。故房間的聲學狀態(主要是聲染色情況)對於聲反饋的作用不可低估。
(2)音箱頻響的起伏與振鈴模態
音箱的發音單元為揚聲器,由於材料和結構等多方面原因,任何一隻揚聲器都不可能保證頻響曲線絕對平直,肯定會有某些頻率出現尖峰的情況。於是,在音箱放音時,揚聲器發出的聲音就會出現某些頻率聲音過強的現象,這個過強頻率的聲音就有可能造成嘯叫。揚聲器安裝在音箱中,音箱腔體的機械共振和腔體的聲學共振會產生一種振鈴模態RM(Ring Mode),這種振鈴模態會導致聲染色的發生,即音箱發出的聲音中某些頻率成分過強,在此頻率上也可能產生聲反饋。
(3)傳聲器對某些頻率的拾音靈敏度過高
傳聲器的頻響特性是決定傳聲器音色和適用範圍的重要條件。與揚聲器一樣,傳聲器的頻響曲線也不可能保證絕對平直,對某些頻率的拾音靈敏度過高的情況在所難免,這就是說,傳聲器對於各個頻率的拾聲靈敏度不同,這就會造成對某些頻率的聲音輸出過強,其結果就可能在這些頻率出現聲反饋現象。一般來說,傳聲器在高頻段中的某些頻率靈敏度偏高,故更容易在高頻產生嘯叫。

危害影響

聲反饋現象一旦發生,輕者會造成傳聲器通路音量無法調大,調大後嘯叫非常嚴重,對現場演出會造成惡劣影響,或傳聲器聲音開大後出現聲音振鈴現象(即位於聲反饋臨界點時傳聲器聲音的尾音現象),聲音存在混響感,破壞音質;重者導致音箱或功率放大器由於信號過強而燒毀。能否將嘯叫充分抑制,是衡量一個擴聲專業音響師調音技術水平的重要因素。因為嘯叫抑制得好,用傳聲器演唱和演奏時,音量可調空間大,使演唱和演奏得到滿意效果。
由於聲反饋而燒毀音箱高音單元的情況不勝枚舉,因為在聲反饋狀態下信號很強,會使功放出現削波(切頂)失真,削波失真就產生大量的高頻諧波,這些高頻波送入音箱高音單元後,高音單元無法承受如此強大的高頻信號,就會造成音圈燒毀;再說,在聲反饋狀態下,功放會由於輸出過大而發生過載,也極可能被燒毀。
綜上所述,聲反饋對於擴聲系統來說不僅會使聲音效果不理想,還會造成設備的嚴重損壞、影響現場演出順利進行,造成十分惡劣的影響。

抑制方法

在擴聲實踐中,音響師們總結出了許多抑制音響系統聲反饋的方法,建聲專家採取了一些行之有效的消除聲反饋的措施,電聲專家們研製和開發了多種電聲設備,以減少聲反饋現象的發生,這些切實可行的舉措套用後,取得了良好的效果,下面簡單地介紹抑制、減少和消除聲反饋的方法。
使音箱的聲音不易傳到傳聲器中
要想使音箱發出的聲音不易傳到傳聲器中以減少聲反饋現象發生的可能性,可以採取如下措施。
(1)傳聲器遠離音箱。這種方法在歌舞廳很難實現,因為歌舞廳的面積一般都不大。但在劇院或大型演出場所中,這種方法會有一定的作用,例如可以考慮將傳聲器吊在樂隊或舞台上方拾音,這樣既可以保證傳聲器距聲源足夠近,也可以儘可能使傳聲器與音箱遠離。
聲反饋
(2)利用音箱和傳聲器的指向性。利用音箱和傳聲器的指向特性來抑制聲反饋嘯叫,往往也會起到一不定期的作用,如果傳聲器的使用位置不在音箱聲音的輻射區域,音箱的聲音就不容易傳到傳聲器中;另一方面,在使用指向性傳器時不要讓其正對音箱,儘量避免產生嘯叫。在實際套用中,可以適當調整音箱的角度,使音箱的聲輻射區域儘量不在音箱的放音區域演唱,而且傳聲器不要正對音箱。
(3)適當減少傳聲器通路的音量。這樣做會使演唱或樂隊拾音受到限制,演出效果受影響,但有時音響師不得不採取這種減少音量的下策。如根據演出情況實時控制音量大小,當有振鈴現象發生時,調音師要及時將音量拉下來,以免出現嘯叫。當演員手持或佩帶傳聲器經過音箱前時,也要注意控制音量,否則也會造成嘯叫。
(4)如果調音台的參量均衡器帶Q值調節,可採取音量補償措施,對通路的聲音加以適當補償方法是:將均衡器的頻帶調到傳聲器拾音音源聲音的頻帶範圍,將此頻帶進行提升處理,出現嘯叫前立刻停止。

消除設備

消除聲反饋,也可通過對聲音號的處理來解決,下面介紹幾種主要的設備。
(1)移頻器。這是一種可改變聲音頻率的設備,工作原理類似變調器,它能將聲音信號的頻率增加5Hz,破壞產生聲反饋的條件,從而抑制了聲反饋。但是,該設備的使用具有一定的局限性,在語言擴聲時使用起來設備的使來效果很好,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。這是因為語言的下限頻率範圍是在130~350Hz之間,僅5Hz的音調變化不會使人們有明顯的音調變高的感覺,但是在聲樂和器樂的下限頻率為20Hz左右,5Hz的音調變化人耳已經明顯地察覺出來了。
(2)均衡器和反饋抑制器。這兩種設備都可有效地衰減反饋頻率點的增益(拉饋點),擴聲系統之所以產生聲反饋,是因為系統中某些頻率信號過強,如果衰減這些過強的頻率就能抑制聲反饋。均衡器與反饋抑制器的不同之處在於,均衡器需要根據嘯叫的頻率手工將饋點拉下來;而反饋抑制器則可自動發現聲反饋頻率並將其衰減下來,衰減的頻頻寬度和衰減量由機器根據實際情況自行決定,幾乎不會對音質造成任何影響,還會使傳聲器拾取的聲音變得好聽。
(3)壓限器。壓限器是一種根據輸入信號強弱自動改變輸出信號放大量(增益)的設備。用於抑制聲反饋時可以將壓縮比調到∞:1(此時它為限制器),將閾值調到反饋臨界點。這樣,當音量大到即將產生聲反饋時,聲音信號強度超過了閾值,強度也不會再繼續增加,因而也就不會產生聲反饋了。但用壓限抑制聲反饋會帶來聲音動態損。

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