Акустическая обратная связь способы подавления

Подавители обратной связи со сдвигом частоты

Акустическая обратная связь (feedback, «заводка», «свист» в колонках) — пожалуй, главная проблема звукоусиления в конференц-залах. Мы предлагаем новый способ борьбы с ней.

Строго говоря, совсем новым этот способ последний раз был в 60-х годах прошлого века, когда технология сдвига частоты начала применяться для подавления акустической обратной связи (АОС) в больших сценических системах звукоусиления, но из-за несовершенства электронной аппаратуры тех времён большого распространения не получила. В наши дни, когда сложные и высокоскоростные системы цифровой обработки звука становятся доступными всем категориям покупателей, эта технология получила «второе дыхание».

Суть явления акустической обратной связи можно объяснить простыми словами: когда микрофоны улавливают звук из колонок, этот звук начинает «бегать по кругу», и при определённом уровне усиления, приводит к тому, что система начинает усиливать саму себя. Ни одна система звукоусиления не усиливает все частоты абсолютно одинаково, поэтому мы слышим свист (или гудение) на той частоте, которая усиливается больше остальных.

Традиционный способ борьбы с АОС

заключается в применении так называемых полосовых фильтров. Это обработка, которая «вырезает» из частотного спектра звукового сигнала узкую «полоску» именно той частоты, на которой возникает АОС. Это сложно заметить на слух, и позволяет немного увеличить общий уровень усиления системы. Поскольку таких частот может быть несколько, наиболее распространённые модели подавителей АОС предоставляют от 12 до 24 полосовых фильтров, плюс систему автоматического распознавания АОС и настройки полосовых фильтров. При всех несомненных достоинствах такой системы у неё есть один недостаток: прежде чем она подавит АОС, она должна возникнуть, то есть, колонки должны «засвистеть».

Подавитель АОС KONANlabs DSP-FS2 (реплика Bosch LBB1968/00) устраняет акустическую обратную связь до того, как она возникнет. Делает он это путём незначительного (несколько герц) сдвига по частоте всего спектра аудиосигнала. В результате, звук из акустических систем, улавливаемый микрофоном, слегка «не совпадает» со спектром исходного звукового сигнала, таким образом, ситуация, когда одна и та же частота «бегает по кругу» исключается. На слух этот сдвиг заметить практически невозможно, однако современные приборы сдвига частоты, по заявлению разработчиков, позволяют поднять общий уровень усиления системы до фантастических 10 дБ (это в 10 раз больше по мощности, чем без применения такого прибора).

Мы поддерживаем на складе достаточный ассортимент оборудования для актовых и конференц-залов. Наши специалисты с удовольствием помогут вам приобрести, установить и настроить мониторы, микрофоны, видеокамеры, прочее видеокоммутационное и звукоусилительное оборудование для актовых и конференц-залов в Ставрополе, Краснодаре, Москве, Санкт-Петербурге, Сочи, Ростове-на-Дону, Нальчике, Грозном, Черкесске, Владикавказе, Махачкале, Элисте, Волгограде, других городах ЮФО, СКФО и республики Крым.

Источник

Акустическая обратная связь

Что такое обратная связь микрофона и АС?

Обратная связь возникающая в звуковых системах и влияющая на их работу так называемая акустическая обратная связь (АОС). Она возникает в системе звуковоспроизведения, когда акустическая система и микрофон многократно возвращают исходный звук в систему и продолжают усиливать определенный диапазон частот. Проявляется акустическая обратная связь в форме нежелательного и неприятного звука и может привести к поломке динамиков.

Схема возникновения обратной связи

В звуковой системе процесс возникновения обратной связи происходит по следующей схеме:

1. Микрофон улавливает звуки из окружающей среды.
2. Эти звуки преобразуются в сигналы микрофона, которые отправляются на усилитель и динамик
3. Динамик передает эти сигналы в виде звуковых волн в окружающую среду
4. Микрофон снова улавливает эти звуковые волны.

Частота обратной связи

Частота АОС, определяется резонансными частотами в микрофоне, усилителе и громкоговорителе, акустикой помещения, направленностью захвата и диаграммами направленности микрофона и звукоизлучателя, а также расстоянием между ними. Анализируется обратная связь через амплитудно-фазовые частотные характеристики системы.

Причины возникновения обратной связи

Существует несколько причины возникновения акустической обратной связи:

1. В реальной концертной работе ни микрофон, ни драйверы колонок не имеют абсолютно ровной АЧХ.
2. Неаккуратное применение в обработке звукового сигнала эквализации и гейнов также может стать причиной возникновения АОС.
3. В процессе работы системы звукоусиления микрофон снимает, а акустическая система воспроизводит звуковой сигнал не только от говорящего, но и сигналы поступающие впоследствии в результате отражения от различных поверхностей помещения или от других источников звука (например от других микрофонов).
4. Отсутствие профессиональных навыков работы с микрофоном у пользователей также может быть причиной: увеличение расстояния от рта ведущего или исполнителя до микрофона фактически усугубит обратную связь.
5. Акустические особенности помещений, связанные с его геометрией могут приводить к возникновению акустических резонансов , когда частоты отражений совпадают с частотами, звучащими в микрофоне и обратной связью драйвера. Наиболее проблематичными для звуковых систем являются помещения с формой куба.

Факторы, влияющие на возникновение обратной связи:

• Усиление микрофонного сигнала. Чем больше коэффициент усиления, тем выше риск возникновения обратной связи.
• Громкость динамиков. Это второе, на что следует обратить внимание при возникновении обратной связи после коэффициента усиления микрофона. Общая громкость мониторов может быть завышена для данного акустического пространства, попробуйте снизить ее, чтобы устранить или предотвратить обратную связь.
• Расстояние между микрофоном и динамиком. Это критический фактор, определяющий возникновение обратной связи, особенно при использовании портативных микрофонов. Чем ближе микрофон к динамику, тем сильнее сигнал, поступающий на микрофон. Согласно закону обратных квадратов, интенсивность звуковой волны обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника звука.
• Направленность микрофона. Для усиления живого звука чаще всего используются микрофоны с кардиоидной диаграммой направленности. Они обеспечивают хорошую изоляцию источников звука и относительно высокое усиление до обратной связи. Кардиоидный микрофон снижает риск обратной связи, сохраняя при этом чувствительность в том месте, куда направлен микрофон (в сторону от монитора). Использование же всенаправленных микрофонов существенно повышает риск возникновения обратной связи.
• Чувствительность микрофона. Данная характеристика микрофона указывает, насколько сильным будет его выходной сигнал при заданном уровне звукового давления. То есть, чем выше чувствительность микрофона, тем меньше нужно усиливать сигнал для достижения линейного уровня. Чувствительные микрофоны более подвержены обратной связи.

Как подавить обратную связь?

Существуют способы предотвращения и устранения акустической обратной связи в системах звуковоспроизведения. Вот некоторые из них:

• Можно предотвратить возникновение АОС можно с помощью правильного расположения оборудования.
  Надо направить акустические системы в разные стороны от микрофонов и расположить исполнителя за основной акустической системой.
• Применение направленных (кардиоидных и суперкардиодных) микрофонов. Кардиоидная диаграмма направленности является наиболее предпочтительной для живых выступлений. Это связано с тем, что данные микрофоны практически не улавливают звуки позади них.
• Уменьшение усиления и громкости микрофона — это самый быстрый и простой способ устранения обратной связи. Можно отрегулировать либо усиление, либо громкость, это зависит от стиля микширования, используемых аудиосигналов и других факторов.
• Повышение профессионализма пользователей.
• Провести анализ акустического состояния помещения — прозвон помещения с целью выявления и исключения резонансных частот. Выявляя резонансные частоты помещения, вы уменьшаете влияние стоячих волн на обратную связь микрофона. Эквализация помещения, позволяет увеличить усиление и громкость до появления обратной связи.
• Применение внутриканальных мониторов. Наушники-вкладыши позволяют исполнителю слышать себя во время выступления, а сценическую акустику полностью направить на зрителей, чтобы микрофон не попадал в поле их вещания.
• Применение акустического оформления помещения с целью уменьшение отражений и стоячих волн. Для этого используются специальные звукопоглощающие панели и любые подручные средства, препятствующие появлению эха (мягкие материалы, изменение геометрии углов и т.д.).
• Использовать специальные «умные» приборы для выявления и подавления обратной связи такие как подавители обратной связи или аудиопроцессоры с блоком подавления АОС.

Обратная связь — хорошая и плохая

В звуковой системе неконтролируемая обратная связь почти всегда считается нежелательной. Но контролируема обратная связь в виде различных звуковых эффектов — явление желательное и применяется для обработки звука в ходе выступлений в таких музыкальных стилей как хэви-метал , хардкор-панке и гранже.

Источник

Борьба с акустической обратной связью

Наверняка каждый, кто пользовался радиомикрофоном, да и обычным проводным тоже, рано или поздно сталкивался с эффектом резкого и неожиданного гула возникающего в акустических системах при расположении вокалиста или ведущего с микрофоном в руке на определенном небольшом расстоянии от колонок. Это паразитный эффект носит название акустической обратной связи или «самовозбуждения». Мы решили уделить этому вопросу отдельное внимание в данной статье. (Первую часть статьи читайте здесь).

Физика процесса такова – звук, попадая в микрофон, преобразуется в электрический сигнал, который, обработанный и усиленный, подается в акустические системы. Акустика преобразует электрический сигнал обратно в звуковые колебания. Если микрофон расположен относительно недалеко от колонок, то эти звуковые колебания снова могут быть преобразованы в электрический сигнал, повторно усилены и снова поданы на акустику… Как вы понимаете этот процесс будет продолжаться бесконечно, и довольно быстро уровень помех достигнет максимального и вызовет дискомфорт у слушателей.

По счастью такой эффект самовозбуждения возникает не всегда. И избавиться от него можно довольно простыми способами – например, расположить вокалиста или ведущего позади акустических систем направленных в зал. У этого решения есть и свои минусы, связаны они как раз, с тем, что звуковые колебания, генерируемые акустикой, направлены от вокалиста в зал. Из-за этого, звук, который слышит вокалист, немного изменяется по частоте. То есть исполнитель слышит звук другого тона, чем слушатели. Пример из жизни – автомобиль, двигающийся с сиреной. Когда он движется к вам сирена одного тона, а когда уже проехал – другого. Невольно вокалист начинает подстраиваться под тот звук, который слышит, а слушателям кажется, что он поет фальшиво. И тут мы начинаем бороться со следствием нашей попытки недорогого решения проблемы самовозбуждения, используя дополнительное оборудование – так называемую мониторную линию. Проще говоря – это акустические системы, задачей которых является то, чтобы обеспечить вокалиста звуком правильной частоты. Естественно все это сильно удорожает стоимость проекта, даже если брать звуковое оборудование в аренду.

Но даже если не принимать во внимание ценовой вопрос, не всегда технически есть возможность расставить оборудование и выступающих правильно. Особенно это актуально для неподготовленных помещений, куда как раз и заказываются прокат звуковой аппаратуры. Выше мы говорили о том, что звуковой сигнал после микрофона не только усиливается, но и обрабатывается. Крайне удачно так же, что физические характеристики помещений и оборудования вызывают самовозбуждение только на нескольких частотах, а не на всем звуковом диапазоне частот от 0 до 20000Гц. Благодаря этому мы можем использовать устройства фильтрующие частоты, на которых возникает акустическая обратная связь и полностью избавиться от этого эффекта.

Одним из таких устройств является DSP (Digital Signal Processor). У предлагаемого нами устройства DSP Behringer SHARK DSP110 имеется широкий арсенал возможностей по обработке микрофонных и линейных аудиосигналов, как сбалансированных, так и небалансных. Принцип работы устройства таков: предварительно, на sound-cheсk’е, до мероприятия можно настроить профиль частот подлежащих фильтрации. Прибор создает этот профиль в автоматическом режиме, пользователю нужно лишь включить режим обучения и спровоцировать самовозбуждение в аудиотракте. После завершения создания профиля тракт готов к работе – практически со 100% вероятностью вы и ваши слушатели не услышите эффекта обратной связи.

Совместно с цифровыми процессорами следует использовать микрофоны с направленной диаграммой чувствительности, имеющие кардиоидную характеристику, они обладают наибольшей чувствительностью по направлению вдоль оси микрофона. Это дает возможность отделять нужный звук от помех. Существуют варианты: суперкардиоиды и гиперкардиоиды, которые обладают меньшими углами, чем кардиоиды и сильнее отсекают лишние призвуки. При правильном использовании, они позволяют получить более фокусированный съем звука с меньшим количеством помех.

Итак, мы рассмотрели один из вариантов использования DSP — мы выяснили, как цифровой сигнальный процессор позволит избежать эффекта обратной акустической связи и обеспечит достойное качество звучания, без применения дорогого дополнительного оборудования. Очень важно, что правильно настроенное оборудование не нуждается в контроле специалиста, а все настройки выполняются заранее. Обратите так же внимание, что сообщая нам заранее максимум подробностей о характеристиках помещения, вашем проекте и о том результате, которого вы желаете достичь, вы получите наиболее исчерпывающую консультацию от сотрудников нашей компании. Ведь подготовительный процесс – это самый главный этап, от которого зависит судьба любого культурно-массового события, и, следовательно, подходить к нему нужно едва ли не серьезней чем к самому мероприятию.

Источник

Подавители обратной акустической связи

Самовозбуждение в системах звукоусиления (“feedback”).

Самовозбуждение системы звукоусиления (“feedback”) — возникновение положительной акустической обратной связи между приемником (микрофоном) и источником сигнала (громкоговорителем).

Рис. 1. Схема системы звукоусиления.

Причиной самовозбуждения является нелинейность частотных характеристик всех компонентов системы звукоусиления:

• микрофона;
• усилителей;
• громкоговорителя;
• акустики помещения. При распространении звука в помещении возникают различные резонансные явления, а также интерференция отраженных звуковых волн. Причем явления возникают на частотах, зависящих от геометрии помещения. Это вносит существенный вклад в нелинейность суммарной частотной характеристики системы звукоусиления. Частотная характеристика помещения имеет свои максимумы и минимумы.

На рисунке 2 приведен пример суммарной частотной характеристики системы звукоусиления помещения.

Рис. 2. Суммарная частотная характеристика системы звукоусиления

Самовозбуждение (“feedback”) в первую очередь возникает на частотах, совпадающих с “горбами” суммарной частотной характеристики (в данном примере частоты: 63 Гц; 300 Гц; 790 Гц; 3200 Гц и 9300 Гц). Такие частоты часто называют доминирующими частотами.

При подъеме общего коэффициента усиления системы звукоусиления начало самовозбуждения (генерации) проявляется в виде “позванивания” на одной из наиболее вероятной (доминирующей) частоте самовозбуждения и далее происходит лавинообразный рост амплитуды сигнала на этой доминирующей частоте. В громкоговорителях слышен вой и свист, который уменьшается и исчезает совсем при уменьшении коэффициента усиления.

Для борьбы с самовозбуждением системы звукоусиления используются специальные звуковые приборы – подавители обратной акустической связи (в англ. языке можно встретить различные названия: feedback suppressor, feedback eliminator и т.п., но всегда присутствует ключевое слово feedback в названии прибора).

Подавители обратной акустической связи.

Принцип действия большинства подавителей обратной акустической связи основан на уменьшении коэффициента усиления отдельных доминирующих частот (частот, совпадающих с “горбами” суммарной частотной характеристики звукового тракта), на которых вероятно возникновение самовозбуждения.

Для уменьшения коэффициента усиления доминирующих частот суммарной частотной характеристики системы звукоусиления используются заграждающие (режекторные) фильтры высокой добротности (1/10…1/5 октавы). Такие узкополосные фильтры позволяет снизить до минимума искажения, вносимые подавителем.

Рис. 3. АЧХ заграждающего фильтра.

Подавители обратной акустической связи существую и в виде отдельных устройств, и виде функциональных блоков, встроенных в цифровые звуковые процессоры. В обоих случаях, подавитель – электронный (цифровой) блок, имеющий набор управляемых заграждающих фильтров и систему управления.

Подавитель устанавливается между микрофоном и усилителем мощности системы звукоусиления.

Рис. 4. Схема системы звукоусиления с подавителем.

Подавитель обратной акустической связи, включенный в цепь системы звукоусиления, не имеет информации (“не знает”) о суммарной частотной характеристики системы, не знает ни значений частоты, ни количества доминирующих частот. Поэтому система управления подавителя постоянно сканирует весь диапазон звуковых частот тракта звукоусиления (20 — 20 000 Гц).

При обнаружении первых, еще не заметных на слух, признаков возникновения самовозбуждения (позванивание, еще до начала лавинообразного роста амплитуды), система управления определяет частоту возникновения самовозбуждения и включает один из заграждающих (режекторных) фильтров. При возникновении самовозбуждения на другой частоте, подключается следующий соответствующий ей фильтр и т.д. (рисунок 5б).

Подавитель отслеживает и подавляет пики (доминирующие частоты), расширяя динамический диапазон звуковой системы. Однако при дальнейшем повышении общего уровня усиления системы количество доминирующих частот резко возрастает и процесс их подавления теряет смысл. Поэтому необходимо снижать общий уровень усиления или изменять взаимное расположение микрофонов и громкоговорителей.

Рис. 5. Иллюстрация работы системы звукоусиления с подавителем.

Процесс работы подавителя обратной акустической связи описан в значительной мере упрощенно (исключительно для понимания физики процесса), реально система управления может иметь гораздо более сложные алгоритмы работы, например: плавное подключение фильтров, изменение ширины каждого фильтра, изменение глубину подавления каждого фильтра и т.п.

В любом случае, подавитель обратной акустической связи не может быть панацеей от всех бед. Он всего лишь позволяет увеличить динамический диапазон системы звукоусиления в пределах 6 — 9 dB.

Большинство цифровых звуковых процессоров имеют встроенные подавители обратной акустической связи. Как правило, такие подавители полностью автоматические, вмешательство в их работу (включая настройку) не предполагается.

На рисунке 6 представлено меню управления подавителя обратной акустической связи (AFC – Acoustic Feedback Cancellation) цифровых звуковых процессоров Tendzone серий SOLON и TYCHO.

Рис. 6. Меню управления подавителем Tendzone.

На рисунке изображено меню управления цифровым звуковым процессором Tendzone, НО отладочной версии ПО. На рисунке видны результаты работы системы управления подавителя обратной акустической связи: первые пять заграждающих фильтров настроены должным образом.

На рисунке видно, что управление гораздо шире: можно задавать различные типы фильтров, задавать количество, ширину и т.п. Но в рабочих версиях это недоступно, чтобы не усложнять работу по настройке системы.

Если требуется управление настройкой и работой подавителя обратной акустической связи вмешательство, то можно использовать подавители, выполненные в виде самостоятельных приборов. Такие подавители имеют более широкие возможности для настройки и управлению, но требуют более детальных знаний и глубокого опыта.

Невольно возникает вопрос: почему у цифровых звуковых процессоров такое убогое управление подавителем обратной акустической связи? Да потому, что у цифровых звуковых процессоров, кроме подавителя масса других не менее простых приборов обработки звука. Глубоко управлять всеми эти приборами очень и очень сложно. Простому пользователю разобраться невозможно.

Источник