При эксплуатации профессиональных звуковых систем акустическая обратная связь является распространенной и весьма разрушительной проблемой. Он проявляется в виде резкого воя или визга, который не только серьезно ухудшает качество прослушивания, но и может повредить дорогие динамики. Основная причина этого явления заключается в образовании замкнутого акустического контура между динамиком (выход) и микрофоном (вход): микрофон улавливает звук, излучаемый динамиком, сигнал усиливается системой и снова излучается из динамика только для того, чтобы снова быть уловлен микрофоном... Этот цикл повторяется, в результате чего сигнал постоянно усиливается и накладывается на определенные резонансные частоты. В конце концов система переходит в нестабильное состояние, издавая неприятный вой.
Чтобы эффективно решить эту постоянную проблему, современные цифровые аудиопроцессоры обычно интегрируют расширенные функции устранения/подавления обратной связи. Его основная цель — точно идентифицировать и устранить энергию сигнала на пути обратной связи, обеспечивая стабильность системы и улучшая разборчивость речи и точность воспроизведения музыки. Принцип его работы в первую очередь включает в себя следующие ключевые этапы:
Основные принципы устранения обратной связи
- Моделирование пути обратной связи (идентификация системы):
Первым шагом для устранения обратной связи является определение и моделирование полного пути акустической обратной связи от динамика к микрофону. Этот путь включает в себя отклик динамика, акустические характеристики помещения (например, реверберацию и стоячие волны), характеристики микрофона и их взаимное расположение.
Современные цифровые процессоры обычно используют адаптивные алгоритмы. Вводя в систему определенные тестовые сигналы (например, розовый шум или синусоидальные колебания) или используя сам программный сигнал, они анализируют корреляцию между входом (микрофон) и выходом (опорный сигнал динамика) в реальном-времени, динамически создавая точную модель пути обратной связи. Эта модель по сути представляет собой цифровой фильтр, имитирующий характеристики реальной акустической обратной связи.
- Адаптивная фильтрация и опорный сигнал:
На основе установленной модели пути обратной связи процессор внутренне генерирует адаптивный фильтр. Основная задача этого фильтра — прогнозирование: он предсказывает, какой сигнал будет генерироваться на входе микрофона, если текущий опорный сигнал (т. е. идеальный сигнал, отправленный на динамики, обработанный, но *до* добавления обратной связи) пройдет через реальный путь акустической обратной связи.
Адаптивный фильтр постоянно сравнивает свой прогноз (прогнозированный сигнал обратной связи) с фактическим входным сигналом микрофона. Разница между ними (называемая сигналом ошибки) управляет динамической регулировкой параметров фильтра в-реальном времени. Цель состоит в том, чтобы сделать прогнозируемый сигнал обратной связи бесконечно аппроксимирующим фактическую составляющую обратной связи, содержащуюся в сигнале микрофона. Этот процесс требует чрезвычайно высокой скорости вычислений и точности.
- Точная отмена сигнала обратной связи:
Как только адаптивный фильтр сможет точно имитировать компонент обратной связи в сигнале микрофона, процессор генерирует сигнал подавления, равный по амплитуде, но противоположный по фазе (сдвиг по фазе на 180 градусов).
Этот инвертированный сигнал в реальном времени-накладывается на исходный входной сигнал микрофона. Благодаря точной инверсии фазы и согласованию амплитуд компонент сигнала обратной связи эффективно подавляется или значительно подавляется в источнике (до того, как входной сигнал попадет в цепочку обработки процессора). В конечном счете, процессор в первую очередь обрабатывает желаемый чистый исходный сигнал (голос, инструменты и т. д.), значительно уменьшая энергию, вызывающую завывание.
- Динамическое отслеживание и адаптация-в реальном времени:
Акустическая среда динамична. Например, движение людей, открытие/закрытие дверей или окон, перемещение объектов и даже изменения температуры и влажности могут привести к изменению пути обратной связи от динамика к микрофону.
Следовательно, устройство устранения обратной связи должно работать в режиме реального времени-и быть адаптивным. Ему необходимо постоянно отслеживать сигнал ошибки и соответствующим образом динамически обновлять параметры адаптивного фильтра. Это гарантирует, что модель всегда будет идти в ногу с изменениями текущей акустической среды, обеспечивая оптимальное подавление обратной связи. Этот процесс «обучения» и «адаптации» никогда не прекращается во время работы системы.
Широкое применение технологии устранения обратной связи
Благодаря своей решающей роли в стабилизации систем и улучшении качества звука технология устранения обратной связи широко используется в различных сценариях, требующих усиления звука с высоким-усилением:
- Живое выступление:На концертах, в театрах и эстрадных сценах, где имеется множество микрофонов, требования к высокому усилению и сложная, меняющаяся акустическая среда, устранение обратной связи является ключевым техническим барьером, обеспечивающим плавное исполнение и предотвращающим резкие внезапные завывания, мешающие художественному представлению.
- Конференц-залы и лекционные залы:В конференц-залах, аудиториях и классах четкая и разборчивая передача речи имеет первостепенное значение. Устранение обратной связи позволяет системе безопасно работать с более высоким усилением, значительно улучшая разборчивость речи и коэффициент усиления до обратной связи (GBF), гарантируя, что каждый слушатель сможет четко слышать говорящего.
- Вещание и запись:В профессиональных средах производства звука, таких как радиостудии, телестудии и студии звукозаписи, любой незначительный шум или вой недопустимы. Технология устранения обратной связи помогает поддерживать чистое качество записи и вещания, избегая нежелательных помех и повышая профессиональный уровень работы.
- Установленные и портативные системы громкой связи: Сюда входят стационарные места установки, такие как церкви, аудитории и бальные залы отелей, а также такие сценарии, как комнаты КТВ, системы комментариев гидов и портативные речевые системы. В этих приложениях технология устранения обратной связи значительно упрощает настройку системы, повышает удобство использования и повышает качество слуха конечного-пользователя, обеспечивая чистоту, стабильность и отсутствие завывания звука.
Краткое содержание
Функция устранения обратной связи в цифровых аудиопроцессорах, использующая сложные алгоритмы для моделирования пути акустической обратной связи в реальном-времени и применяющая адаптивную фильтрацию для генерации инверсных сигналов для точного подавления, является основной технологией для решения проблем с воем в звуковых системах и обеспечения стабильности системы и чистоты звука. Он играет незаменимую роль в живых выступлениях, конференциях, лекциях, радиовещании, записи и различных сценариях звукоусиления. Это важный компонент «защиты» и «гарантии качества» современных профессиональных аудиосистем.
Рекомендация продукта
https://www.tendzone.net/audio-processor/web-based-audio-processors/ai-audio-processor.html
https://www.tendzone.net/audio-processor/fixed-audio-processors/dante-dsp.html
