1、用移频法实现对声反馈的抑制湖山移频式语言扩声系统的应用摘要介绍一些必要的声学常识，探 讨声反馈的产生原因及提高语言扩声系统传声增益的对策，提出在抑制声反 馈的各种方法中，以移频法最简单实用；并以湖山移频增音器 YPG-I、YPG-II 为例，说明移频式语言扩声系统的构建、摆 位、 调试及使用，以提高系统调控人员的能力和水平。关键词 声反馈；移频；声反馈抑制1、 前言为了满足听众对响度、清晰度的要求，需要有良好的扩声效果，它是指声音清晰、频响均衡、声场分布均匀、无声反馈现象。因此，在衡量语言扩声系统质量的技术指标和主观评价中，主要有声压、 频响、清晰度和可懂度等。而使这几项 指标恶化的罪魁祸首就
2、是声反 馈，俗称啸叫。目前抑制声反馈最常用的方法有移 频法、移相法、陷波法和限幅法，主要设备有声反馈抑制器和移 频器；声反馈抑制器如塞 宾（Sabine）的 FBX2020 和百灵达（ BEHRINGER）的 DSP1100P 等，移 频器主要有四川湖山的 YPG-I、YPG-II 等。前者主要是国外生产，价格昂贵且操作复杂；而后者为国货精品，价格便宜，简单实用。下面，结合一些必要的声学常识，探讨一下声反 馈产生的原因和对策，并以湖山移频器为例，说明系统的构建、摆位、调试及实际使用。 2、产生声反馈的原因在扩声系统中，扬声器播出的声音，经过空间传播又返回话 筒的现象，叫做声反馈。从扬声器直接传
3、至话筒的称为直达声反 馈；而经过墙壁等障碍物反射之后返回话筒的称为间接声反馈。当 话 筒反复拾取扬声器重放出来的声音，增益超过一定限度时， 这种同频声信号就会引起放大电路回授，从而产生 啸叫。出 现啸叫的主要原因有：（ 1）房间没有进行声学设计，存在很多声学缺陷。如存在驻波点、混响时间过长、频率响应不均匀、存在声聚焦、 对某些频率的反射过强等。 （2）摆位不当。如话筒放在扬声器的扩声场中，使两个声 场发生了紧密耦合； 话筒拾音的入射角度与扬声器的辐射角度接近， 话筒直接拾取重放声。 （3）操作使用不当。如过多的提升某频 率或频段，音量开得 过大等。3、声反馈对语言扩声系统的影响23.1 声反馈
4、对扩声增益的影响有经验的音响工作者都知道，在室外广场扩声， 话筒灵敏度可以开得较高。而同样的扩声设备 在室内使用时，音量 电位器稍一开大，就自激啸叫起来了。这是因为室内增加了 间接声反馈干扰，使扩声增益难以提高。用反馈放大器理论 分析得出：自激的条件为 Kp1，其中， 表示声音从系统的扬声器到话筒的声压衰减系数，Kp 表示系 统的声压放大倍数。Kp 1 称为临 界点。Kp1，虽不会引起自激，但 Kp接近 1 时，系统处 于衰减振荡状态， 扩出来的声音带有循 环拖尾。为了避免产生循环拖尾，一般把低于 临界点 6dB 的扩声增益定为最大稳定增益 Kpmax。Kpmax=201/6 （dB）因此，扩
5、声系统的最大稳定增益主要受声反 馈条件的限制，而与系统本身的放大能力关系不大。3.2 声反馈对扩声系统频率特性的影响在稳定工作状态，声波经过声反 馈路程而有所延迟，造成反馈声压与输入声压之间的相位差。此相位差与信号 频率有周期性的关系。同相时总声压增强，反相时总 声压减小，使 扩声系统频率特性呈 现许多密集的峰谷状，从而引起频 率畸变。峰谷之 间的频率间隔主要由房间的声学特性决定，大致与室内混响时间成反比。 频率畸变 与扩声增益及声反馈的强弱有关。越接近 临界点，畸 变就越严重。根据生理实验的结果，频率越低的畸变，人耳越容易觉察。所以，要特 别 注意在中、低音频段抑制声反馈。此外，由于在频率特
6、性的峰点上最容易引起声反馈自激，扩声系统的最大稳 定增益要以峰点来定，而相 应 的平均稳定增益就小得多了，这就更加限制了 扩声增益的提高。3.3 声反馈对扩声清晰度的影响由于房间内都存在混响时间，且峰点 频率的混响时间远远 大于谷点频率的混响时间，于是混响声的 频率特性产生严重畸变 。一般 频率越低，声反馈越严重，低音频段峰点频率的混响时间就特别长 。结果使声音变得沉闷，话音含混不清，清晰度受到严重损害。综上所述，声反馈是使扩声增益降低、频率特性变坏、清晰度恶化的主要原因。要获得良好的扩 声效果，就必 须抑制声反馈。4、抑制声反馈的对策34.1 做好声学设计，尽量避免声学缺陷电声设备不是万能的
7、，对建筑声学缺陷引起的声反 馈，不能完全依赖电声设备来解决。国家行 业标准中明确指出“ 厅堂新建或改建过程中应进行声学设计”。实际上，许多建筑、装潢 单位、音响企业对声学知识了解甚少或根本不懂建筑声学知识，往往装修后，存在各种声学缺陷。例如：主席台方向的弧形装饰，容易引起声聚焦；主席台后方、 顶部及两侧有光滑装饰面都会引起声聚焦，使 传声增益下降；体型是 规则六面体的会议厅，受到声源激发时 就会发生共振，某些 频率就会明 显加强， 扩声系统在这些频率点上就特 别容易形成正反馈，造成啸叫；由于没有针对性地合理使用吸声材料，使整个厅堂的混响时间较长 ，厅堂内的混响时间越长，混响声能就越大，也容易引
8、起啸叫。因此，在新建或改建时一定要 请声学方面的行家进行声学 设计，以减少声学缺陷。如声学设计 或装修时要使报告区形成强 吸音的区域，减少放大后的声音回馈到话筒，以减少声反 馈的产生；要注意将主 扬声器系统一次反射面进行吸声处理，减少从 观众席返回的声能；体型是 规则六面体的会议厅应尽可能满足长、宽、高的声学比例；适当增设声扩散体，从而增加声场的均匀度；理想会 议厅的听众座席应设 置软坐席等，这样能有效减少声反馈的产生，从而提高系 统的传声增益。4.2 正确选择话筒，合理布置 扬声器系统根据室内扩声系统特性，室内 扩声增益与以下因素有关：扬 声器与话筒拾音区的距离；声源（如人的嘴）与话筒之间的
9、距离；室内总表面积；室内平均吸声系数；室内传输特性；扬声器指向性；话筒指向性；话筒轴向与扬声器轴向的夹角等。因此，在选配话筒时，要注意选择频率特性比较平坦、指向性为心形的动 圈话筒，或是会 议专用话筒。频率特性平坦就不容易在某个频率上形成啸叫；话筒轴向不要对准扬声器，偏离的角度要大一些；在同一场合尽量使用同一型号的话筒，使用的数量越少越好；合理控制话筒音量大小的混合比例，不 仅可提高声音的清晰度，还可以减少反馈机会。4.3 使用移频器等电声设备为抑制啸叫，提高扩声增益，最初人们用均衡器衰减啸叫频 率的能量来消除声反馈；但由于均衡器的带宽比较宽，在衰减 啸 叫频率成分4的同时也切除了大量有用频率
10、的信号， 损害了音质。后来人们用参量均衡器，调节参量均衡器的频 率与啸叫频率一致后进行衰减，通过 Q值的调整，使衰减的频带很窄，减小了对音质的影响；但这样调节 比较复杂，临场时难以应变。再后来，随着技术的进一步发 展，人 们制造出了声反馈抑制器和移频器，但声反馈抑制器的效果并不十分理想，初期的反 馈 声的声压很小，反馈抑制器不能对它产 生作用，只有大了以后才会有作用，但小声压的时候人的耳朵就可以听到反馈所产生的自激了；移频器相对来说价格便宜、使用简便、效果明显，深受众多用户的青睐。5、移频法抑制声反馈目前，在抑制声反馈的各种方法中，以移频法最为简便实用。移频的工作原理是：采用单边带调制和解调的
11、方法，将音 频 信号所有的频率成分同时提升或降低一段频率 （ 称为移频数，它的最佳值约等于声反馈频率特性的峰谷平均频率间隔 5Hz。），来达到抑制声反馈的目的；即通过移频约 5Hz，使声音 频率特性的峰点 频率经过一次声反馈的循环，恰好落在谷点的位置，抑制了再生过程，从而使系统的稳定增益量显著提高。理论 上可提高 12dB，但在 连续工作的情况下，实际可提高约 6dB。其原理框 图大致如下： 6、湖山 YPG-I、YPG-II 移频增音器介绍湖山牌 YPG-I、YPG-II 型移频 增音机是采用移频技术抑制回声 啸叫、提高扩声增益、改善清晰度的理想设备，可广泛应用于学校电化教学、工矿企事业单位
12、的各种中小型会 议、法庭 审案等容易产 生回声啸叫的场合，该机型已通过国家 3C 认证。 该机由前级放大、移频、图示5均衡、混合放大、功率放大和电源六部分组成。主要部分有如下特点：1、前级放大：具有 6 路话筒输入接口，均 为不平衡式输入， 其中话筒 1、2 具有独立的音量控制， 话筒 36 的音量为集中控制。同时还设有话筒 1、2 衰减开关，按下 该开关可对话筒 1、2 的输入信号衰减20dB，便于接驳 无线话筒或其它 话筒放大设备的输出信号。话筒插口自带+6V 直流电源。用户可以使用普通话筒，也可以使用需要+6V 直流供电的话筒。2、移频：移频部分由振荡、滤波、调制、解调等精密部件组成。3
13、、图示均衡：本机自带七段三分之二倍 频均衡器，中心 频率 为400Hz，630Hz，1KHz，1.6KHz，2.5KHz，4KHz，6.3KHz； 提衰量为12dB。均衡器是用来衰减声音特性的最大 颠峰的，最大 颠 峰是最先啸叫的地方，把它衰减掉后，扩 声的平均功率就会提高。4、功率放大：内置双声道高保真全分离件全频带功率放大系 统，每声道不失真输出功率为 60W/8，可接 4 负载，过载能力强，短路保护电路反应快，性能稳定可靠。该机的移频数为 38 Hz 连续可调， 这是因为不同的使用场合有不同的混响时间，也就有不同的移 频数。如混响 时间为 1 秒的使用场所的最佳移频数为 5Hz，当混响
14、时间不是 1 秒时，移 频数就要重新调整。合理使用该机能使系统的 扩声增益增量提高 69dB，在反射声严重的室内可以提高 1014dB；同时提高了语言的清晰度并改善了系统的频率特性。7、湖山移频扩声系统及移频增音器的 应用由于移频增音机具有以上优点，尤其是它的 经济实用性而深受广大用户的青睐。现以湖山 YPG 型移频增音机为例，具体说明移频式语言扩声系统的构建、摆位、调试及使用。7.1 语言扩声系统一（定阻式）一、所用器材； 1、湖山界面话筒三只；该话筒拾音距离 远，指向性 较宽，需加电源才能工作。具体到三芯插头，冷端（环）为电源，热端（顶）为信号，地端（套）为地。2、湖山 YPG-II 移
15、频增音功放一台；双声道定阻式，每声道输出 60W/8。3、湖山 YZ500 音箱两只；8 阻抗，50W 功率；4、音箱6线视具体情况而定。特别需要说明的是，界面话筒和 YZ500 音箱是专为教室语言系统而设计的，其频响集中在语言 频率段。如果 换用其他设备，系统的扩声效果可能会有所下降。二、系统连接；将三只界面话筒的三芯插头插入 YPG-II 后面板的话筒 3、4、5 输入插口，YPG-II 的功率输出接线柱用音箱线左右各接一只 YZ500 音箱，注意红对红、黑对黑。三、安装说明 如图 2。其中 1、2、3 为界面话 筒， A、B、C、D 为音箱。（1）话筒安装话筒 1、2 一般安装在黑板的上
16、方两端的墙壁上，距离黑板的边沿约 1035cm；也可按图 1 所示的方式安装。话筒 3 安装在 讲桌的前沿桌面上。如果使用四只话筒，可将讲桌上的话筒增加为两只；如果黑板过长，也可将话筒增加在黑板的正中央。话筒摆位还可以倾 斜 45 度角。具体几种情况如图（1）所示。（2）音箱安装音箱 A、B 分别 安装在教室前半部分左右墙壁的上方，音箱正面在学生座位的第 34 排上；音箱 C、D 分别安装在教室后半部分左右墙壁的上方，音箱正面在学生座位倒数第 23 排上；同时所有音箱都可以向学生区倾斜约 45 度角。音箱的安装高度约 2.53 米，如果使用四只 8 音箱， 则 A 与 C并联、 B 与 D 并
17、联；如果使用四只 4 音箱， 则 A 与 C 串联 、B 与 D 串联。也可只用前面两只音箱，此时其摆位可如图中 A、B 所示，也可适当将其移至更靠近学生座位中部的地方。音箱摆位应同时 遵循 7.5.3 所述的原则。7（图 1）8（图 2）7.2 语言扩声系统二（定压式）一、所用器材； 1、湖山界面 话筒三只；2、湖山 YPG-I 移频增音器9一台；3、湖山 XY80 （或 XY50）定压功放一台；4、湖山 YZ500D 声柱四只；每只功率为 15W；5、音箱 线视具体情况。二、系统连接将三只界面话筒的三芯插头插入移频器 YPG-I 后面板的话筒3、4、5 输入插口；用单根二芯莲花线将移频器的
18、 L 声道输出连接至XY80 的 CD 输 入端口的 L 声道，并将面板上的 输入选择旋 钮选到 CD端口；四只 YZ500D 声柱同相并联后连接在 XY80 的功率 输出接线柱上。三、安装说明参照定阻式。另一种情况是音箱采用吸顶喇叭（天花扬声器），此时应注意吸顶喇叭的输入电压是否与 XY50 功放输出电压相匹配，且喇叭总功率应小于或等于功放的额定输出功率。采用吸 顶 喇叭的方式尤其适合面积很大的场合（如大于 500 平方米），喇叭布置仍需遵循7.5.3 所述的原则。7.3 语言扩声系统三（无线式）该系统是在 7.1、7.2 的基础上，用领夹式无线话筒代替界面话筒，其余部分保持不变。使用中按下
19、移频器话筒 1、2 衰减开关，将领夹式无线话筒的输出信号从话筒 1 或 2 输入。其它连接同 7.1、7.2。该系统由于话筒与声源的距离近，所以声音的清晰度、响度和可懂度等都不错，缺点是话筒需要使用 电池， 领夹话筒及发射器需佩 带在身上。对要求很高的场所可以采用 该配置。7.4 系统调试1、将所有音量电位器关至最小位置，均衡电位器置中间位置，按下移频开关，将移频量调节旋 钮调节至大约 5Hz 左右。2、接通所有电源。将总音量电位器开至总音量的 1/22/3。3、单独调整任意一路话筒的音量 电位器使扬声器发出轻微的 “啾啾”啸叫声。4、判断啸叫点的大致频率，通过均衡器找出该点并慢慢拉下 该点的
20、滑动电位器，使啸叫声消除（均衡器是用来衰减声音特性的最大颠峰的，最大颠峰是最先啸叫的地方，把它衰减掉后，扩声的平均功率就会10提高）。5、通过话筒送入“ 喂、喂” 信号，如果啸叫，重复上述 4 调节。并仔细调节均衡器，将声音的清晰度 调节到最佳效果。如果 啸叫声已消除，但尾声较大，说明移频数不合适。请调整移频数至尾声最小。6、拔出该路话筒的二芯插头，按照 3、4、5 的方法调整好其它话筒。如果所有话筒都插入移频 器的话筒 36 输入口， 则只 须调节话筒36 音量这一个旋 钮。7、所有话筒调好后，再一起连接上，此时，音箱会发出较强的啸叫声，关小总音量电位器，同时送入“喂、喂 ”信号，直至音箱发
21、出轻微的啸叫声或无啸叫声即可。8、整个系统调整好后，只要使用场地不变，就不必调整了，即使无人管理，也不会发生啸叫。7.5 注意事项1、移频的方法对直达声啸叫无多大作用。对反射声啸叫，则只有用移频的方法才能克服。因此，只有在克服直达声啸叫的前提下，移频器才能充分发挥作用。2、在使用过程中不能将手或其它物品放在 话筒上，以免形成声聚焦，引起啸叫。3、使用移频器后，室内扩声系统的输出可以大大提高，此时，如音箱布置不当，会使清晰度降低。一般在有两个以上音箱的情况下，各音箱传到听众耳中的声音时间差超过 50ms 时，清晰度就会变差。 对于高质量的扩声，此时间差应控制在 535ms 之内， 应根据 这一原
22、则来布置音箱的位置。由于声音的传播速度是 340m/s，换算成路程差，则各音箱的声音到听众的路程差都应在 18 米之内。7.6 其他应用要消除话筒信号的声反馈，就必 须让话筒信号通过移频器，否则就不能有效抑制声反馈。以 YPG-I（按下话筒 1、2 衰减开关并从话筒1 或 2 输入）为例，在调音台系统中有两种接法：（1）串接在调音台与功放之间。方法一：声源 调音台 移频器 功放 音箱；这种接法非常简单，用一台移频器就可以抑制所有话筒拾取的声反馈信号，但对音乐信号有所影响，为了不影响音乐信号，也可以将音乐信号直11接送入移频器的线路输入。方法二：话筒进移频器，移频器 输出（左或右）进调音台任一路
23、 输入，其他声源进调音台输入。这种方式使移 频器仅对话筒起作用，不影响调音台的其他功能。（2）接入调音台辅助回路。这种接法类似把移频器当效果器使用，目的是 让移频器只 对话筒通道信号起作用，让音乐信号 绝对不通过移频器，从而避免了抑制声反馈时对音乐信号的任何影响。 应注意选择不受单路音量控制的 辅助发送将各话筒信号送入移频器，再将移 频器输出通过辅助返回混入 调音台，相应的各单路音量控制器置最小，以免话筒信号直接混入 调音台输出端。8、总结目前，传统的多媒体教室以及 阶梯教室的扩声系统主要有两种：1、普通无线手提式扩声系统； 2、普通无 线话筒或有线话筒、前级、功放、音箱。但这两种系统的致命弱
24、点就是都不能抑制声反 馈，一旦音量开大一点或老师在无意之中将话筒靠近音箱，都会引起刺耳的 啸叫，使老师和学生的思维中断，严重者将会造成 设备的毁损；同时 ，普通无 线话筒在使用中电池用量大、咪 头易坏、易串 频；有线话筒的拾音距离又短；而且都得拿在手中，十分不便。前面所述湖山移频扩声系统就完全克服了这些问题。它采用的界面话筒通过机器自身供电，使 话筒不需要电池，而且在清晰扩声的同时拾音范围增加到整个讲台区域， 扩声增益提高 610dB 而不产生啸叫，使教师完全摆脱了手持话 筒的束缚和啸叫的干扰而精彩授 课，也从根本上解决了学生听不清楚的难题，同 时也为使用方节约 了一定的经济开支及减轻了管理负担。四川湖山电子股份有限公司技术中心2002-12-18
