摘要：聲反饋一般也叫回溯，或者是嘯叫，是音響擴(kuò)聲中人們一直在回避的一個(gè)問題，今天每個(gè)調(diào)音師都有自己的途徑和方法來解決這個(gè)難題，通過這篇文章，將向大家介紹一種通過數(shù)字音頻系統(tǒng)中的DSP運(yùn)算來解決聲反饋的方法。

　　從事專業(yè)音響的人尤其是現(xiàn)場擴(kuò)聲專業(yè)的人，對(duì)音箱嘯叫真可謂是深惡痛絕，因?yàn)橛捎趪[叫而引來的麻煩舉不勝舉。人們都知道聲音回聲原理，在空曠點(diǎn)的大房間或山谷中能產(chǎn)生回聲，是因?yàn)槲覀儼l(fā)出的聲音經(jīng)過空氣傳播出去后，遇到了墻壁、高山使聲音返回來再次傳到我們的耳朵里，就聽到有重音或回聲。由于聲音通過空氣的傳輸能量會(huì)逐次遞減，所以我們聽到的回聲會(huì)一次比一次弱小以致最后消失，不會(huì)產(chǎn)生嘯叫。而在室內(nèi)擴(kuò)音系統(tǒng)中，音箱傳出聲音(直達(dá)、返回)被話筒再次拾音，再次送入擴(kuò)音系統(tǒng)，終于在某個(gè)頻率點(diǎn)形成震蕩，特點(diǎn)一是頻率單一，二是越來越強(qiáng)，所以形成聲音越來越強(qiáng)刺耳的嘯叫。然而具體在哪個(gè)頻率點(diǎn)會(huì)形成嘯叫，與音響話筒的擺位、室內(nèi)形狀及裝潢、音量大小及頻率組成、音響話筒電聲特性、甚至供電、電磁波干擾等等因素，具有一定的不確定因素。

　　傳統(tǒng)電聲處理技術(shù)防止反饋嘯叫主要是：壓限法、均衡法、陷波法、頻移法等。壓限法是用壓限器即一種根據(jù)輸入信號(hào)的強(qiáng)弱自動(dòng)改變輸出信號(hào)放大量(增益)的設(shè)備，用于抑制嘯叫時(shí)可以將壓縮比調(diào)到閡值(此時(shí)它為限制器)，將閡值調(diào)到反饋臨界點(diǎn)，這樣，當(dāng)音量大到即將產(chǎn)生嘯叫時(shí)，聲音信號(hào)強(qiáng)度超過閥值，強(qiáng)度不會(huì)再繼續(xù)增加，因此也就不可能產(chǎn)生嘯叫了。但是采用壓限器抑制嘯叫會(huì)帶來聲音動(dòng)態(tài)損失，故應(yīng)盡量少用這種方法。均衡法是將擴(kuò)音系統(tǒng)的音頻頻譜中，將容易產(chǎn)生共振點(diǎn)的頻率增益降低，這種方法也叫做寬帶陷波法，這種方式明顯損失了擴(kuò)音系統(tǒng)中要求音頻頻譜響應(yīng)盡可能一致的要求。于是人們想出盡可能減少這種損失的窄帶陷波法，并跟蹤嘯叫，采用自動(dòng)抑制裝置，用以自動(dòng)跟蹤反饋點(diǎn)頻率，自動(dòng)調(diào)整Q值帶寬，自動(dòng)將聲反饋消除而又最大限度地保護(hù)了音質(zhì)，是一種由微電腦控制的多段(通常有9、12、24段)窄帶陷波自動(dòng)壓限裝置，可以較好地區(qū)別反饋?zhàn)约ば盘?hào)與音樂信號(hào)。在系統(tǒng)出現(xiàn)自激時(shí)，迅速作出反應(yīng)，并在反饋頻點(diǎn)上設(shè)定一個(gè)很窄的數(shù)字濾波器，其陷波深度也會(huì)自動(dòng)設(shè)定，濾波帶寬只有1/3倍頻程，其原理就是通過陷波抵制嘯叫的。而這些措施都難以從根本上消除反饋嘯叫，于是人們又想出頻移法，其原理是能夠?qū)⒃捦猜曇粜盘?hào)頻率全部增加5Hz再送入擴(kuò)音系統(tǒng)，破壞了產(chǎn)生嘯叫的條件，從而抑制了嘯叫，但是，該設(shè)備的使用具有一定的局限性，在語言擴(kuò)聲時(shí)使用起來效果很好，對(duì)聲音破壞很小，但是在演唱和樂器中就會(huì)有很明顯的聲音變調(diào)感。這是因?yàn)檎Z言的頻率范圍是在130至350赫茲之間，僅僅5Hz頻率的變化不會(huì)使人們有明顯的音調(diào)變高感覺，但是在聲樂和器樂擴(kuò)聲時(shí)就會(huì)有變調(diào)的感覺了。因?yàn)槁晿泛推鳂返南孪揞l率為20Hz左右，5Hz的音調(diào)變化人耳已經(jīng)能明顯感覺出來了。

　　當(dāng)音響行業(yè)從analog(模擬)時(shí)代進(jìn)入了DSP(數(shù)字處理)時(shí)代，原先的一些老設(shè)備漸漸淡出了人們的視線，今天在一些高端會(huì)議擴(kuò)聲系統(tǒng)中比如百威的媒體矩陣系統(tǒng)，在這一類的系統(tǒng)中已經(jīng)很難再找到專門用于抑制聲反饋的一款設(shè)備，并不是說使用了高端的專業(yè)設(shè)備能夠擺脫回溯問題的產(chǎn)生，只是說今天已經(jīng)能夠通過更好的技術(shù)方式來解決這一問題，而前提則是不破壞音質(zhì)的情況下。這一類的技術(shù)就今天DSP時(shí)代的音響行業(yè)而言已經(jīng)是可以輕易完成的了。各家廠商所采用的技術(shù)手段各不相同，百威公司在這方面則采用了一種稱作Mixminus的技術(shù)。

　　Mixminus，從字面上解釋的話我們可以讀成是混合、減去。這一項(xiàng)技術(shù)最早出現(xiàn)在廣播播音室的電話訪談節(jié)目中，利用這一技術(shù)能夠直接將打入電話人的聲音經(jīng)過處理后，再返回給收音機(jī)旁這位正在打電話的人聽，以保證節(jié)目的正常播出。模擬器件時(shí)期，這樣的功能是有一臺(tái)專門的處理器來完成的，調(diào)音臺(tái)出來的信號(hào)直接引入到Mixminus設(shè)備中，并同電話那頭過來的音頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，之后通過特殊的運(yùn)算方法將電話音頻信號(hào)同本地的音頻信號(hào)進(jìn)行反相混合，之后將這一部分信號(hào)傳輸給輸出設(shè)備，這樣一來經(jīng)過混合信號(hào)再返回給收音機(jī)旁的人就不會(huì)發(fā)生聲反饋問題了。

　　(早期廣播播音室中Mixminus模塊的應(yīng)用)

　　(Mixminus設(shè)備，今天已經(jīng)不多見了)

　　這里提到的只是廣播播音室中Mixminus的一種應(yīng)用方式，目前多數(shù)的廣播級(jí)數(shù)字調(diào)音臺(tái)已經(jīng)能夠通過自身強(qiáng)大的DSP計(jì)算方式完美的實(shí)現(xiàn)Mixminus這一功能。在實(shí)現(xiàn)這一功能的數(shù)字音頻處理類設(shè)備中百威媒體矩陣NION是非常便捷的一類。

　　在這里我們模擬了一個(gè)會(huì)議室的結(jié)構(gòu)

　　(圖1)

　　這里所列舉的是比較極端的一種會(huì)議室環(huán)境，吸頂揚(yáng)聲器被直接固定在了話筒的正上方70cm的位置上，這就導(dǎo)致了整個(gè)會(huì)議室的電平無法增加，語音清晰度得不到滿足，電平可調(diào)節(jié)范圍縮小。一旦電平有略微的增加都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)會(huì)議室產(chǎn)生回溯，嚴(yán)重影響了正常會(huì)議的進(jìn)行。而Mixminus在這種場合下運(yùn)用確實(shí)恰到好處。前面提到Mixminus它的原理就是利用波形比對(duì)，將額外的音頻信號(hào)減去，實(shí)現(xiàn)信號(hào)自動(dòng)調(diào)整防止回溯的產(chǎn)生。在一些音箱與話筒之間擺位不是很理想的現(xiàn)場，利用Mixminus的這一特性能夠?qū)⒄w的電平信號(hào)在沒有添加這一功能的基礎(chǔ)上提到2-3個(gè)分貝，這是在不損傷音質(zhì)的情況下，通過房間均衡、反饋聲抑制器等設(shè)備來調(diào)節(jié)整體電平所無法實(shí)現(xiàn)的。

　　(圖2、Nware軟件編程界面，Nware軟件是nion主機(jī)的控制軟件，由于篇幅有限，這里Nware軟件的編程部分的知識(shí)就不多做介紹了。)

　　在媒體矩陣Nware軟件的編程界面中我們要實(shí)現(xiàn)Mixminus功能總共需要運(yùn)用到2個(gè)模塊，一個(gè)是AutoMixer Gain Sharing，另一個(gè)則是一個(gè)Sparse Mix混音器。而所實(shí)現(xiàn)效果是，當(dāng)“nion#1.mc-1.in.1-mic1”這一路話筒在進(jìn)行講話時(shí)，與它相對(duì)應(yīng)的“sp1-nion#1.cm-1.out.1”這一路輸出會(huì)被自動(dòng)關(guān)閉，或者電平降低到不足以引起回溯的程度。

　　以上功能的實(shí)現(xiàn)在軟件部分首先要做的就是拉出模塊，將DSP模塊之間的連接線連上，如圖2所示。非常簡單。不過這一步僅僅只是完成了其中模塊與模塊之間的連接，要實(shí)現(xiàn)功能，我們還必須對(duì)其中的AutoMixer Gain Sharing進(jìn)行調(diào)節(jié)，雙擊模塊，對(duì)Gain share setup進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，這里有3個(gè)參數(shù)模塊需要注意Depth、Rest Gain以及Time const。Depth是一個(gè)門限的設(shè)置開關(guān)，默認(rèn)情況下是-30dB，對(duì)于這一個(gè)檔位一般不做調(diào)整。當(dāng)然也并非絕對(duì)，用戶可以根據(jù)自己的需要，適當(dāng)增加，以增加可用電平的數(shù)值。Rest Gain是某一通道增益增加的幅度，這個(gè)數(shù)值需要我們根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，幅度太大容易引起回溯，太小音量提升不上去，失去效果。這里系統(tǒng)給出的默認(rèn)值是-18dB。最后一項(xiàng)，Time const，看第一個(gè)字母就知道這是與時(shí)間有關(guān)了，這里是一個(gè)采樣時(shí)間，系統(tǒng)給出的是10ms，如果是在調(diào)試階段建議將這一時(shí)間延長至30-50之間，確保DSP中央處理單元能夠?qū)⒄麄€(gè)環(huán)境電平與講話人直接電平區(qū)分開來。AutoMixer Gain Sharing模塊在Nware設(shè)備庫中一共能找到3種，而要實(shí)現(xiàn)Mixminus功能只需要Gain share setup模塊，因此另兩種模塊在這里就不多做解釋了。整個(gè)Mixminus的實(shí)現(xiàn)過程基本就完成了。這里還需要注意一點(diǎn)，就是Mixer，在這里我們可以使用Spearse mixer或者是Mixer，前者是Mixminus功能專用的混音器，當(dāng)然使用普通的Mixer，但是既然在軟件中有這樣的模塊，那么就有它存在的必然因素。首先一點(diǎn)Spearse Mixer相對(duì)于普通Mixer而言他的預(yù)設(shè)位置在模塊剛剛被建立起就已經(jīng)存儲(chǔ)好，可以省去用戶在這部份調(diào)整的時(shí)間。其次他的模塊運(yùn)算方式是專門針對(duì)Mixminus功能而設(shè)計(jì)的，因此他在系統(tǒng)資源占用率上要比使用普通Mixer更加出色。因此這里推薦使用Spearse Mixer來進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然也可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行更改。

　　到這里采用媒體矩陣來完成的Mixminus功能就算完成了，所實(shí)現(xiàn)的功能就如之前所說話筒與對(duì)應(yīng)的音箱之間反相操作，提高整體的音量水平。當(dāng)然這里僅僅只是簡單的介紹，并沒有涉及到深層次的內(nèi)容，這些也僅僅只是媒體矩陣諸多功能中的鳳毛麟角，還有更加強(qiáng)大的功能運(yùn)用等待著我們進(jìn)一步的開發(fā)。如果您對(duì)媒體矩陣感興趣的話也可以與我們聯(lián)系，期待著與您共同進(jìn)步。