汪曉琦

在擴聲系統(tǒng)中，傳聲增益（即話筒音量）和聲場穩(wěn)定性（不嘯叫）是一對永恒的話題，它們之間就像矛和盾的關系。特別是現(xiàn)在的聲學工程實踐經(jīng)驗不多的施工調(diào)試人員。通?？蛻舻男枨蟆安桓摺薄灰曇舸簏c，清晰點就夠了。而實際上，面對一個復雜的聲學環(huán)境和設計功底不足導致功能不全的電聲系統(tǒng)，音量與穩(wěn)定性之間最終只能有所取舍，得到一個折中點。

這個取得的折中點，通常都是聲場穩(wěn)定性向傳聲增益妥協(xié)。妥協(xié)的商務手段不在我們的技術(shù)研討范圍，今天就技術(shù)手段做一個分析，看看有沒有辦法可以把這個折中點提升，既提高穩(wěn)定性，又提升傳聲增益。

在此之前，有個概念必須要先解釋一下。傳聲增益是指擴聲系統(tǒng)處于最佳（高）可用增益時，觀眾席上的穩(wěn)態(tài)聲壓級與話筒處的聲壓級之差。說簡單點，就是系統(tǒng)在不嘯叫狀態(tài)下，對話筒的放大量。

而反饋的原因是話筒的聲音經(jīng)過系統(tǒng)放大后，從音箱放大出來后，通過空間直接或反射后間接回到了話筒，重新進行放大再從系統(tǒng)中擴聲出來的循環(huán)過程。由此得知，要想控制反饋，就必須切斷其反饋的過程。

另外需要說明的是反饋是一種物理狀態(tài)，嘯叫是一種聲學現(xiàn)象，其內(nèi)涵概念不完全一致。電子線路中常通過負反饋電路來增加穩(wěn)定性。而嘯叫肯定是一種正反饋的結(jié)果。而反饋也不一定就是話筒嘯叫，比如調(diào)音臺或系統(tǒng)矩陣設置不當，Aux出去的信號又返回到線路輸入，并再次輸出到Aux通道，就是一個反饋的情況。若同時它又送到了主擴輸出，從音箱上擴聲出來了，就會聽到“嘯叫”的聲音。但這種狀態(tài)只能叫反饋而不能叫嘯叫。（——奇正設計顧問）本文討論的就是聲反饋，即嘯叫的電聲處理手段。

從聲音的本質(zhì)和傳播特征可以給出不同的方案來提升傳聲增益。通常來說，優(yōu)選是工程設計本身進行空間聲場處理。關于空間的聲場處理，奇正設計顧問已經(jīng)建立了一套完整的聲學理論模型，在這種建聲模式下，可以在保證擴聲效果的同時避免反饋的發(fā)生。這個問題以后再專門著文描述。

音頻信號要想周而復始的在系統(tǒng)中循環(huán)（反饋），它必須維持幾個要素：

1.能量不能衰減；

2.其本身的性狀不能改變。

關于第1點，實際上信號是一直存在空間衰減（等比平方定律可知）的，而系統(tǒng)一直是在對輸入信號進行放大的。衰減和放大之間是平衡狀態(tài)時，嘯叫的音量就相對恒定；若放大遠大于衰減時，嘯叫音量就會迅速的變大。

而第2點的條件若改變了就不是原來的信號了，其穩(wěn)定性就會破壞，就不能形成反饋了。要想改變聲嘯叫現(xiàn)象，就是對以上兩點進行改變。

從電聲手段上抑制反饋主要有移頻、移相、陷波、比對等四類辦法。

前三類屬于比較成熟的辦法了，比對法是目前最新的技術(shù)。為了能夠區(qū)別它的特點，在此也一同介紹一下其它幾種方法。

一.移頻法

我們知道，需要通過電聲手段處理的反饋多數(shù)情況不是全頻段的現(xiàn)象，如果出現(xiàn)了非常多的頻段反饋，就需要在聲學工程（包括建聲和電聲布局）上進行處理了。當出現(xiàn)局部頻率嘯叫時，一般來說是由于建筑結(jié)構(gòu)的聲聚焦形成的。而這種嘯叫的頻點往往是因為空間結(jié)構(gòu)的尺寸而對特定波長的增強。我們知道，波長與頻率成反比關系。而空間關系，也就是波長是相對固定的。因此，當音箱和話筒位置相對固定時，反饋的頻率也就相對固定了。我們知道頻率與波長的換算

頻率=波速/波長、波長=波速/頻率

比如，500Hz的反饋頻率波長就是340m/s/500Hz=0.68m。只要反射物體點距離話筒拾音頭0.68米這個物理環(huán)境不變，系統(tǒng)對500Hz的放大就會一直保持。那么這個反射就不會消失。那么當擴聲系統(tǒng)放大后的信號改變了它的頻率，讓原來輸入的頻率不再回到這個諧震狀態(tài)，反饋就不存在了。

移頻法就是改變輸出的聲音的頻率。常見的設備叫做移頻器。

移頻法可以很好的提升傳聲增益。但問題很明顯的是，人的聽覺系統(tǒng)對頻率非常敏感。特別是移頻后仍然有反饋逐漸減小但仍然保留一部分在穩(wěn)定邊緣時存在的類似“鑲邊”的效果時（鑲邊：一種聲學效果），非常難以接受。我本人大概在二十多年前接觸到移頻器，當時的主要音響擴聲市場就是娛樂演唱，就是由于這種鑲邊的效果，對歌手的聲音有非常大的破壞作用，因此很快就被社會抵制了。但是現(xiàn)在，音響擴聲的主要市場轉(zhuǎn)移到了以語音擴聲為主的會議市場，而語音類業(yè)務對此有很好的容忍度，因此，移頻器得到了廣泛的應用。再加上現(xiàn)在的DSP算法更先進，對聲音的處理也非常人性化了，在kalaOK前級上，也大量使用了移頻技術(shù)。

需要注意的是，若環(huán)境的反射面形成的波長寬度較寬時，改變幾個Hz僅能改變非常微小的波長變化，比如502Hz與500Hz的波長相差不過3mm，

二.移相法

與移頻的原理類似，改變信號的品質(zhì)內(nèi)容之一——相位，那么原來的反饋平衡就破壞了。反饋就不存在了。但遺憾的是，相位是一個不穩(wěn)定的變量。當話筒與反饋信號源（音箱或反射面）之間的距離改變時，相位就改變了。

移相器幾乎與移頻器同時誕生了，但是由于誕生之初，市場上的主要擴聲用途大都集中在演出市場。話筒都是沒有固定的，因此，在此類應用中移相法幾乎不可行。

與移頻不同的一點是，聲音相位的改變對聽覺系統(tǒng)是沒有影響的。（正弦與余弦體現(xiàn)是相位差，也可以理解為時間差。有些人號稱可以聽出相位區(qū)別，只能是在多只音箱組合的情況下，聽出不和諧和梳妝濾波效應，單只音箱時是不可能的事情。）現(xiàn)代的一個特殊場所，移相法卻有著不可替代的應用。這個就是在kalaOK市場。當話筒在一個聲場中獲得一個固定的擴聲系統(tǒng)及環(huán)境中的增益常量adB時，當兩只話筒的拾音頭放在一個點附近時，系統(tǒng)獲得的總增益量是a+3dB。這增加的3dB就有可能破壞掉整個聲場的穩(wěn)定狀態(tài)，出現(xiàn)聲嘯叫現(xiàn)象。此時，若將其中一只話筒的輸入信號相位反轉(zhuǎn)180度，那么，兩只話筒頭放在同一個點時，它們是不可能獲得額外+3dB的增益的。因此，這種嘯叫的現(xiàn)象就得到了遏制。同時，由于它們獨立工作時，相位的改變時不會對音質(zhì)有任何的影響的。最終，就是在兼顧品質(zhì)的同時對特定條件的聲場的穩(wěn)定性獲得了提高。

三.陷波法

當移頻和移相都不能滿足系統(tǒng)聲反饋的抑制需求時。就只能在聲反饋的第1個條件下下功夫了。我們減小系統(tǒng)的放大量，比如將音量推子下拉到一定的程度，嘯叫自然就不存在了（放大量小于反饋量）。但這自然不是我們能接受的最佳效果。前面講過，嘯叫有可能只是某一個或某幾個固定的反射面形成的聲聚焦（反射是一種鏡面狀態(tài)，只有聚焦才會形成某個嘯叫點），而由于以上原因，嘯叫也只會是莫一個或幾個頻率的事（當然，反饋嚴重時，它的諧波也會積極參與進來）。因此，我們需要找到嘯叫的具體頻率，將這個頻率降低就可以了。此時，所使用的手段就是陷波法。

常見的陷波技術(shù)就是均衡器。主要使用參量均衡器。二十多年前出現(xiàn)獨立的參量均衡器時，由于社會上除了dbx出過頻率檢測器以外，大家都很難獲得頻率及幅度的檢測手段，因此，參量均衡器沒有得到流行。

需要說明一下圖示均衡器（也叫房間均衡器）和調(diào)音臺上的參量均衡也可以對某些頻點進行調(diào)整。但它們原始設計在系統(tǒng)中的作用不是做這個用途的。調(diào)音臺上的均衡器是用來修飾它所對應的輸入信號的美化的。而圖示均衡器是為了調(diào)整房間的頻幅特性，由于其Q值不可調(diào)，因此，用它來做陷波是會對整個頻譜有一定破壞的。

由于使用陷波法進行反饋抑制的復雜性以及反饋信號自身有一定的規(guī)律性，市場上出現(xiàn)了專門使用此類技術(shù)的自動化設備，我們稱為“反饋抑制器”。（也有人把移頻器稱為反饋抑制器，有點魚目混珠的感覺）

四.比對法

比對法是目前最先進的技術(shù)。其前身是用于遠程電視電話會議中的AEC（自動回聲抑制）電路。說得再遠一點，就是武裝直升機駕駛員用來屏蔽環(huán)境干擾，提升通話識別度的一種技術(shù)。簡單說就是將外部信號采樣，并將其反相后送入話筒，疊加后使信號抵消，讓話筒不再輸出外部噪聲（此處的噪聲定義為不需要的聲音）。

具有AEC算法的技術(shù)是不能直接用于本地擴聲的。現(xiàn)在有一種比對法，就是將輸入話筒的第一次出現(xiàn)的信號進行采樣，并保存在寄存器中，然后與下一個計算周期短信號進行比對，若出現(xiàn)相同的內(nèi)容，則將其與原始信號反相、整形后抵消，從而只保留新的輸入信號輸出。由于人耳可聞聲音的頻率高達20000Hz，為了確保采樣到的信號高保真，CD級的采樣使用44.1kHz，DVD以上級別采用48kHz，而我們的系統(tǒng)采用更高的96kHz進行采樣。

比對法需要很高的算法技術(shù)。需要能夠識別什么是原始聲、什么是有效的人聲和不需要的環(huán)境噪聲。因此，是非常具有難度的。得益于現(xiàn)代的DSP技術(shù)，只需要算法而不需要過渡依賴復雜的硬件就可以達成此目標了。目前深圳奇正設計已經(jīng)開始研發(fā)此類技術(shù)，經(jīng)過測試及項目應用，當前的出品可以在幾乎不破壞音質(zhì)的前提下提升傳聲增益約6～8dB。由于比對法的特點，工程施工調(diào)試人員在實際使用時，幾乎不存在調(diào)試的過程，只需要確定開啟和關閉這個功能進行比對即可。