會(huì )議擴聲系統中的Mixmuns ——會(huì )議擴聲系統中的Mixmuns

　　摘要：聲反饋一般也叫回溯，或者是嘯叫，是音響擴聲中人們一直在回避的一個(gè)問(wèn)題，今天每個(gè)調音師都有自己的途徑和方法來(lái)解決這個(gè)難題，通過(guò)這篇文章，將向大家介紹一種通過(guò)數字音頻系統中的DSP運算來(lái)解決聲反饋的方法。

　　從事專(zhuān)業(yè)音響的人尤其是現場(chǎng)擴聲專(zhuān)業(yè)的人，對音箱嘯叫真可謂是深?lèi)和唇^，因為由于嘯叫而引來(lái)的麻煩舉不勝舉。人們都知道聲音回聲原理，在空曠點(diǎn)的大房間或山谷中能產(chǎn)生回聲，是因為我們發(fā)出的聲音經(jīng)過(guò)空氣傳播出去后，遇到了墻壁、高山使聲音返回來(lái)再次傳到我們的耳朵里，就聽(tīng)到有重音或回聲。由于聲音通過(guò)空氣的傳輸能量會(huì )逐次遞減，所以我們聽(tīng)到的回聲會(huì )一次比一次弱小以致最后消失，不會(huì )產(chǎn)生嘯叫。而在室內擴音系統中，音箱傳出聲音(直達、返回)被話(huà)筒再次拾音，再次送入擴音系統，終于在某個(gè)頻率點(diǎn)形成震蕩，特點(diǎn)一是頻率單一，二是越來(lái)越強，所以形成聲音越來(lái)越強刺耳的嘯叫。然而具體在哪個(gè)頻率點(diǎn)會(huì )形成嘯叫，與音響話(huà)筒的擺位、室內形狀及裝潢、音量大小及頻率組成、音響話(huà)筒電聲特性、甚至供電、電磁波干擾等等因素，具有一定的不確定因素。

　　傳統電聲處理技術(shù)防止反饋嘯叫主要是：壓限法、均衡法、陷波法、頻移法等。壓限法是用壓限器即一種根據輸入信號的強弱自動(dòng)改變輸出信號放大量(增益)的設備，用于抑制嘯叫時(shí)可以將壓縮比調到閡值(此時(shí)它為限制器)，將閡值調到反饋臨界點(diǎn)，這樣，當音量大到即將產(chǎn)生嘯叫時(shí)，聲音信號強度超過(guò)閥值，強度不會(huì )再繼續增加，因此也就不可能產(chǎn)生嘯叫了。但是采用壓限器抑制嘯叫會(huì )帶來(lái)聲音動(dòng)態(tài)損失，故應盡量少用這種方法。均衡法是將擴音系統的音頻頻譜中，將容易產(chǎn)生共振點(diǎn)的頻率增益降低，這種方法也叫做寬帶陷波法，這種方式明顯損失了擴音系統中要求音頻頻譜響應盡可能一致的要求。于是人們想出盡可能減少這種損失的窄帶陷波法，并跟蹤嘯叫，采用自動(dòng)抑制裝置，用以自動(dòng)跟蹤反饋點(diǎn)頻率，自動(dòng)調整Q值帶寬，自動(dòng)將聲反饋消除而又最大限度地保護了音質(zhì)，是一種由微電腦控制的多段(通常有9、12、24段)窄帶陷波自動(dòng)壓限裝置，可以較好地區別反饋自激信號與音樂(lè )信號。在系統出現自激時(shí)，迅速作出反應，并在反饋頻點(diǎn)上設定一個(gè)很窄的數字濾波器，其陷波深度也會(huì )自動(dòng)設定，濾波帶寬只有1/3倍頻程，其原理就是通過(guò)陷波抵制嘯叫的。而這些措施都難以從根本上消除反饋嘯叫，于是人們又想出頻移法，其原理是能夠將話(huà)筒聲音信號頻率全部增加5Hz再送入擴音系統，破壞了產(chǎn)生嘯叫的條件，從而抑制了嘯叫，但是，該設備的使用具有一定的局限性，在語(yǔ)言擴聲時(shí)使用起來(lái)效果很好，對聲音破壞很小，但是在演唱和樂(lè )器中就會(huì )有很明顯的聲音變調感。這是因為語(yǔ)言的頻率范圍是在130至350赫茲之間，僅僅5Hz頻率的變化不會(huì )使人們有明顯的音調變高感覺(jué)，但是在聲樂(lè )和器樂(lè )擴聲時(shí)就會(huì )有變調的感覺(jué)了。因為聲樂(lè )和器樂(lè )的下限頻率為20Hz左右，5Hz的音調變化人耳已經(jīng)能明顯感覺(jué)出來(lái)了。

　　當音響行業(yè)從analog(模擬)時(shí)代進(jìn)入了DSP(數字處理)時(shí)代，原先的一些老設備漸漸淡出了人們的視線(xiàn)，今天在一些高端會(huì )議擴聲系統中比如百威的媒體矩陣系統，在這一類(lèi)的系統中已經(jīng)很難再找到專(zhuān)門(mén)用于抑制聲反饋的一款設備，并不是說(shuō)使用了高端的專(zhuān)業(yè)設備能夠擺脫回溯問(wèn)題的產(chǎn)生，只是說(shuō)今天已經(jīng)能夠通過(guò)更好的技術(shù)方式來(lái)解決這一問(wèn)題，而前提則是不破壞音質(zhì)的情況下。這一類(lèi)的技術(shù)就今天DSP時(shí)代的音響行業(yè)而言已經(jīng)是可以輕易完成的了。各家廠(chǎng)商所采用的技術(shù)手段各不相同，百威公司在這方面則采用了一種稱(chēng)作Mixminus的技術(shù)。

　　Mixminus，從字面上解釋的話(huà)我們可以讀成是混合、減去。這一項技術(shù)最早出現在廣播播音室的電話(huà)訪(fǎng)談節目中，利用這一技術(shù)能夠直接將打入電話(huà)人的聲音經(jīng)過(guò)處理后，再返回給收音機旁這位正在打電話(huà)的人聽(tīng)，以保證節目的正常播出。模擬器件時(shí)期，這樣的功能是有一臺專(zhuān)門(mén)的處理器來(lái)完成的，調音臺出來(lái)的信號直接引入到Mixminus設備中，并同電話(huà)那頭過(guò)來(lái)的音頻信號進(jìn)行對比，之后通過(guò)特殊的運算方法將電話(huà)音頻信號同本地的音頻信號進(jìn)行反相混合，之后將這一部分信號傳輸給輸出設備，這樣一來(lái)經(jīng)過(guò)混合信號再返回給收音機旁的人就不會(huì )發(fā)生聲反饋問(wèn)題了。

　　(早期廣播播音室中Mixminus模塊的應用)

　　(Mixminus設備，今天已經(jīng)不多見(jiàn)了)

　　這里提到的只是廣播播音室中Mixminus的一種應用方式，目前多數的廣播級數字調音臺已經(jīng)能夠通過(guò)自身強大的DSP計算方式完美的實(shí)現Mixminus這一功能。在實(shí)現這一功能的數字音頻處理類(lèi)設備中百威媒體矩陣NION是非常便捷的一類(lèi)。

　　在這里我們模擬了一個(gè)會(huì )議室的結構

　　(圖1)

　　這里所列舉的是比較極端的一種會(huì )議室環(huán)境，吸頂揚聲器被直接固定在了話(huà)筒的正上方70cm的位置上，這就導致了整個(gè)會(huì )議室的電平無(wú)法增加，語(yǔ)音清晰度得不到滿(mǎn)足，電平可調節范圍縮小。一旦電平有略微的增加都會(huì )導致整個(gè)會(huì )議室產(chǎn)生回溯，嚴重影響了正常會(huì )議的進(jìn)行。而Mixminus在這種場(chǎng)合下運用確實(shí)恰到好處。前面提到Mixminus它的原理就是利用波形比對，將額外的音頻信號減去，實(shí)現信號自動(dòng)調整防止回溯的產(chǎn)生。在一些音箱與話(huà)筒之間擺位不是很理想的現場(chǎng)，利用Mixminus的這一特性能夠將整體的電平信號在沒(méi)有添加這一功能的基礎上提到2-3個(gè)分貝，這是在不損傷音質(zhì)的情況下，通過(guò)房間均衡、反饋聲抑制器等設備來(lái)調節整體電平所無(wú)法實(shí)現的。

　　(圖2、Nware軟件編程界面，Nware軟件是nion主機的控制軟件，由于篇幅有限，這里Nware軟件的編程部分的知識就不多做介紹了。)

　　在媒體矩陣Nware軟件的編程界面中我們要實(shí)現Mixminus功能總共需要運用到2個(gè)模塊，一個(gè)是AutoMixer Gain Sharing，另一個(gè)則是一個(gè)Sparse Mix混音器。而所實(shí)現效果是，當“nion#1.mc-1.in.1-mic1”這一路話(huà)筒在進(jìn)行講話(huà)時(shí)，與它相對應的“sp1-nion#1.cm-1.out.1”這一路輸出會(huì )被自動(dòng)關(guān)閉，或者電平降低到不足以引起回溯的程度。

　　以上功能的實(shí)現在軟件部分首先要做的就是拉出模塊，將DSP模塊之間的連接線(xiàn)連上，如圖2所示。非常簡(jiǎn)單。不過(guò)這一步僅僅只是完成了其中模塊與模塊之間的連接，要實(shí)現功能，我們還必須對其中的AutoMixer Gain Sharing進(jìn)行調節，雙擊模塊，對Gain share setup進(jìn)行細微的調整，這里有3個(gè)參數模塊需要注意Depth、Rest Gain以及Time const。Depth是一個(gè)門(mén)限的設置開(kāi)關(guān)，默認情況下是-30dB，對于這一個(gè)檔位一般不做調整。當然也并非絕對，用戶(hù)可以根據自己的需要，適當增加，以增加可用電平的數值。Rest Gain是某一通道增益增加的幅度，這個(gè)數值需要我們根據現場(chǎng)的環(huán)境作出適當的調整，幅度太大容易引起回溯，太小音量提升不上去，失去效果。這里系統給出的默認值是-18dB。最后一項，Time const，看第一個(gè)字母就知道這是與時(shí)間有關(guān)了，這里是一個(gè)采樣時(shí)間，系統給出的是10ms，如果是在調試階段建議將這一時(shí)間延長(cháng)至30-50之間，確保DSP中央處理單元能夠將整個(gè)環(huán)境電平與講話(huà)人直接電平區分開(kāi)來(lái)。AutoMixer Gain Sharing模塊在Nware設備庫中一共能找到3種，而要實(shí)現Mixminus功能只需要Gain share setup模塊，因此另兩種模塊在這里就不多做解釋了。整個(gè)Mixminus的實(shí)現過(guò)程基本就完成了。這里還需要注意一點(diǎn)，就是Mixer，在這里我們可以使用Spearse mixer或者是Mixer，前者是Mixminus功能專(zhuān)用的混音器，當然使用普通的Mixer，但是既然在軟件中有這樣的模塊，那么就有它存在的必然因素。首先一點(diǎn)Spearse Mixer相對于普通Mixer而言他的預設位置在模塊剛剛被建立起就已經(jīng)存儲好，可以省去用戶(hù)在這部份調整的時(shí)間。其次他的模塊運算方式是專(zhuān)門(mén)針對Mixminus功能而設計的，因此他在系統資源占用率上要比使用普通Mixer更加出色。因此這里推薦使用Spearse Mixer來(lái)進(jìn)行功能實(shí)現。當然也可以根據自己的需要進(jìn)行更改。

　　到這里采用媒體矩陣來(lái)完成的Mixminus功能就算完成了，所實(shí)現的功能就如之前所說(shuō)話(huà)筒與對應的音箱之間反相操作，提高整體的音量水平。當然這里僅僅只是簡(jiǎn)單的介紹，并沒(méi)有涉及到深層次的內容，這些也僅僅只是媒體矩陣諸多功能中的鳳毛麟角，還有更加強大的功能運用等待著(zhù)我們進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。如果您對媒體矩陣感興趣的話(huà)也可以與我們聯(lián)系，期待著(zhù)與您共同進(jìn)步。