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声音反馈与抑制的深入探讨

出处:INFOAV CHINA 作者:本刊编辑部 责任编辑: 日期:2007-5-16 10:54:00


  如果频移范围在6Hz到12Hz内,一个短混响时间的演说大厅可以提升2dB。而同样的频移,一个混响时间大于1s的房间可以提升6dB。数字信号处理使得频移技术在大量的软件中得到运用。与其他方法共同使用,像前面提到的自适应滤波建模,还可以提供更大的增益。但是,在需要自然声的领域是很少使用频移设备的。音乐家们对频移非常敏感,所以如果出售给他们移频器,也尽量不要接入到监听喇叭通道中。

自动陷波法
  最迟从20世纪70年代开始,人们就用自动陷波器来控制反馈了(《滤波器在反馈消除系统中的全面应用》,Roland-Borg, 1978, U.S.Patent #4,088,835))。数字信号处理大大加强了频率检测的适应性,也加强了频率辨别的能力和陷波器配置的方法。相对于其他方法,因为自动陷波法在控制失真上更为简单,所以在专业音频领域的应用也更为广泛。自动陷波的功能主要由三个部分组成——频率识别、反馈鉴别、陷波配置。

频率识别
  频率识别主要是通过使用傅立叶变换或者自适应陷波器来完成的。这两种识别方法都能够精确的识别潜在的反馈频率。傅立叶变换是连续的频率检测,而自适应陷波器同样可以通过分析自适应滤波的数值来测定频率。但是,两种方法在识别低频(低于100Hz)上都存在一定问题。傅立叶分析需要一个长的分析窗口来精确的测定低频,而自适应陷波器需要更高的精度。

反馈辨别
  把反馈从其他声音中分辨出来有两种主要的方法。第一种方法把精力集中在比较谐波的相对强度上。原理是当音乐和语言在谐波上是充足的话,那么就没有反馈。注意,任何一种频率识别法(傅立叶变换或者自适应滤波器)都可以用来测定谐波相对强度。在谐波方面,如果使用傅立叶变换,那么就很容易理解,但是正如可以通过分析共性来确定频率,我们也可以通过分析设备共性之间的关系来鉴别谐波。

  使用谐波来鉴别反馈有一些缺陷。首先,反馈会在变换器中不断变化的,而变换器是非线性的。这就意味着反馈也会有谐波,尤其是在削波的情况下。同样的,反馈并不只是发生在一个频率上。如果你还记得关于反馈特征的讨论的话,那么在扬声器到话筒之间的区域中如果有相位是0度位置的话,就有可能产生反馈。对于一个25ms的延时系统(大约25英尺),每40Hz发生一次,随着延时的增加,相位为0度的频率位置越来越接近。不可能保证同时发生的这些反馈频率之间不会产生谐波关系。要权衡潜在反馈频率的稳定谐波与一些非反馈声(各种乐器,比如长笛)的不稳定谐波,这就模糊了这一区域中精确鉴别的能力。

  另一种鉴别反馈的方法是分析反馈更多的独特性。这种方法可以不用分析谐波成分。例如,可以在潜在的反馈频率上作一个临时的陷波。反馈是唯一与所做陷波一致并在不断衰减(相对于上游滤波器)的信号。但是,因为这个临时的陷波器是插入的,所以在用临时陷波确认之前需要一些其他的装置来鉴别潜在的反馈频率。这里就要用到反馈的一个特征:反馈频率振幅的增长与时间的相关性是恒定的。这个恒定变化的频率,结合大小的增长,可以用于临时陷波之前的检验。

陷波配置
  在自动陷波运算的最终部分是配置陷波。绝大部分自动陷波反馈抑制器实际上都允许用户把滤波器设成固定的(静态的)或是不固定的(动态的)。如果需要的话,可以指派算法循环使用滤波器。如果一个反馈频率被鉴别出来,算法会先寻找在这个频率上有没有配置好的陷波,如果找到的话,陷波会适当的加深。如果没有找到,就会配置一个新的滤波器(静态滤波器先于动态滤波器被配置)。如果所有滤波器都已经被分配掉了,那么最先的动态滤波器会被重置,并在新的频率上重新进行配置。

  另一个有用的特点是由用户决定要不要在算法中使用宽带增益(用一个可编程的斜坡下降时间),就不用在所有滤波器都用完后再循环使用动态滤波器了。调整宽带增益不会增加增益余量,但一旦所有滤波器都用光后,它却可以提供一个安全措施。

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