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扩声系统中声反馈消除之多媒体综合教室

  在多媒体综合教室对语言的扩声效果特别注重,因为教育在现代的地位越来越重要了,所以在这方面出现问题需要及时解决
  一、多媒体综合教室中语音传扩声技术的关键和难点
  多媒体综合教室中传扩声技术的关键和难点是如何解决室内声音的正反馈(自激啸叫)。声音的正反馈是指音频输出信号的一部分与输入信号同相位地加到输入端,导致增益不断加大而引起不可控制的振荡。也就是人声经话筒换能后通过放大器输出至音箱播放出来,其中的一部分再传到话筒中,形成循环的正反馈环路,引起啸叫。从音箱直接传达到话筒的称为直达声反馈,它可以通过合理布置话筒与音箱的位置来解决;而声音经过墙壁、地面、天花板等障碍物反射后返回到话筒的间接则比较难解决,是长期困扰音响工程师的一大难题。
  二、声反馈产生的条件与消除的方法
  产生声反馈要同时具备两个条件:
  1、话筒与音箱同时使用;
  2、音箱放送的声音被话筒接收。
  一般来说,在录音和还原系统中不具备产生声反馈啸叫的条件。因为录音系统中虽有监听用音箱,但话筒的拾音区域与监听音箱的放音区域是互相隔离的,不具备声音回传的条件;而在电影还声系统中几乎不使用话筒,即使偶尔使用话筒,也只在放映室中作语音近讲拾音,放映音箱距话筒很远,所以不可能发生声反馈情况。而在扩声系统中,就存在声反馈啸叫问题。
  在多媒体综合教室的扩声系统中使用话筒拾音时,由于话筒的拾音区域与音箱的放音区域不可能采取声音隔离措施,音箱发出的声音很容易通过空间传到话筒,因而会导致声音正反馈。
  扩声系统出现声反馈啸叫,一般是系统中声音的某些频率过强,当提升话筒录音量时,由于这些过强的频率恰为正反馈,它们一旦达到声反馈振荡所需要的强度,则在此频率上就会出现自激振荡现象。分析起来,导致系统中声音的某些频率过强的原因主要有以下三个方面:
  1.房间由于声音的共振和反射等客观原因使得声音的某些频率加强。房间是一个声学共振腔体,不同体型和容积的房间都有自己固有的共振频率,共振会使声音的某些频率被格外地加强,以致其达到声反馈振荡所需要的强度;房间中的各种摆设和墙面都会产生声反射,房间的某些部位因声叠加,声音会加强。故房间的声学状况对于声反馈啸叫的影响不可低估。
  2.音箱频率响应的起伏与振铃模态使声音的某种频率加强。音箱的发音单元为扬声器,扬声器的频率响应曲线不可能绝对平直,肯定会有某些频率被加强的情况。这个过强的频率就可能造成声反馈啸叫。同时,音箱腔体的声学共振也会产生一种振铃模态,音箱存在的振铃模态会导致声染色的发生,也就是音箱发出的声音在某些频率过强,因而在这些频率上有可能产生声反馈啸叫。
  3.话筒对某些频率的拾音灵敏度过高。与扬声器一样,话筒的频率响应曲线也不可能保证绝对平直,对某些频率的拾音灵敏度过高的情况在所难免,这就会造成对某些频率的声音输出过强,从而有可能在这些频率上出现声反馈啸叫现象。一般来说,话筒的高频灵敏度偏高,容易在高频端产生啸叫。
  分析以上原因可以看出,要消除啸叫只需切断正反馈链路。
  通常我们采用以下方法消除啸叫
  (1)采用调音台,运用机械陷波器降低易啸叫频段点的电平增益的方法达到解除啸叫的目的。
  用调音台解决是目前最普遍的方法。由于调音台中声音滤波器的频率是固定不变的,无法将其精确定位到声音的回馈频率点,所以滤波器设计的工作频率带宽较宽,陷波深度较深。这样,在使用过程中将损失不少声频功率,所以说它是以牺牲部分系统资源为代价的,提高扩声增益仅3-5dB。
  (2)采用数字反馈抑制器,其原理就是一台自动调谐参量的电子陷波均衡器,其陷波效率更高。
  数字反馈抑制器可以自动设置在动态和静态模式中使用更加尖锐Q值的陷波器,以最大程度减少声学正反馈、保持原始声源的音频特性。现在市场上主要以进口品牌为主,如SONYSRP-FR300数字反馈抑制器,它的每个声音通道中都运用了15段静态和5段动态陷波滤波器来减少声学正反馈,以保证良好的音质效果。
  三、多媒体综合教室语音扩声中消除声反馈最有效的方法——移频放大
多媒体综合教室是学校现代化教学的重要场地,使用频繁,而且使用人员经常变动,一般不宜采用娇贵的调音台及数字反馈抑制器等专用设备来消除声反馈。目前,有不少学校采用移频的方式来解决这一问题。
  这种方式是将调音台输出的信号提升3-8Hz的频率,再经扬声器重放出去,这样与原频率不会叠加,从而切断声音正反馈链路,达到抑制啸叫的目的。其原理是将音频信号所有的频率成分同时升高或降低一小段频率,使之与原来声音的频率形成一小段频率差△f。△f为移频数,在扩声系统中,△f大约是室内混响时间倒数的4倍,其最佳值约等于声反馈频率特性的峰谷平均间隔5Hz。通过实测室内声反馈频率畸变曲线可知:要使扩声系统稳定,此峰点必须低于临界点,但是,由于平均频率特性的电平远远低于峰点电平,大部分频率范围内的扩声增益都很低,扩声系统的潜力不能充分发挥。采用移频法后抑制了再生过程,改善了扩声系统的频率特性,相应地也抑制了混响干扰。所以移频法能明显地改善扩声增益、频率特性和语言清晰度。
  运用移频扩声系统,要根据室内空间的不同调整移频数。在固定的扩声空间内,移频数一经调试妥当,勿需再做调整。运用移频扩声方式可以改善频率特性。额定频响范围为300Hz-7000Hz,完全能满足一般语音扩声的需要。由于降低了声音正反馈的可能,就提高了扩声增益量,增大了话筒拾音距离。增益一般可提高6dB-10dB,话筒拾音距离可提高到250CM以上,从而扩大了教师讲课活动的范围,教师可以自由地在授课区或听课区内与学生进行交流、探讨、辩论。
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