У роботі професійних звукових систем акустичний зворотний зв'язок є поширеною та дуже деструктивною проблемою. Він проявляється у вигляді різкого виття або вереску, який не тільки серйозно впливає на якість прослуховування, але також може пошкодити дорогі динаміки. Основна причина цього явища полягає в утворенні замкнутого акустичного контуру між динаміком (вихід) і мікрофоном (вхід): мікрофон вловлює звук, який випромінює динамік, сигнал посилюється системою та знову випромінюється з динаміка, щоб знову його вловити мікрофон... Цей цикл повторюється, в результаті чого сигнал постійно посилюється та накладається на певний резонанс. частоти. Згодом система переходить у нестабільний стан, створюючи незручне виття.
Щоб ефективно вирішити цю постійну проблему, сучасні цифрові аудіопроцесори зазвичай інтегрують розширену функцію усунення/придушення зворотного зв’язку. Його основна мета полягає в тому, щоб точно визначити та усунути енергію сигналу в межах шляху зворотного зв’язку, забезпечуючи стабільність системи та покращуючи розбірливість мови та точність музики. Його принцип роботи включає в себе наступні основні етапи:
Основні принципи усунення зворотного зв'язку
- Моделювання шляху зворотного зв'язку (ідентифікація системи):
Першим кроком для усунення зворотного зв’язку є визначення та моделювання повного шляху акустичного зворотного зв’язку від динаміка до мікрофона. Цей шлях включає відгук динаміка, акустичні характеристики приміщення (такі як реверберація та стоячі хвилі), характеристики мікрофона та їх взаємне розташування.
Сучасні цифрові процесори зазвичай використовують адаптивні алгоритми. Вводячи в систему певні тестові сигнали (наприклад, рожевий шум або синусоїдальну розгортку) або використовуючи фактичний програмний сигнал, вони аналізують кореляцію між входом (мікрофон) і виходом (еталонний сигнал динаміка) у реальному-часі, динамічно створюючи точну модель шляху зворотного зв’язку. Ця модель, по суті, є цифровим фільтром, який імітує характеристики реального акустичного зворотного зв'язку.
- Адаптивна фільтрація та опорний сигнал:
На основі встановленої моделі шляху зворотного зв’язку процесор внутрішньо генерує адаптивний фільтр. Основним завданням цього фільтра є передбачення: він передбачає, який сигнал буде створено на вході мікрофона, якби поточний опорний сигнал (тобто ідеальний сигнал, надісланий до динаміків, оброблений, але *до* додавання зворотного зв’язку) проходив би через фактичний шлях акустичного зворотного зв’язку.
Адаптивний фільтр постійно порівнює свій прогноз (прогнозований сигнал зворотного зв’язку) з фактичним вхідним сигналом мікрофона. Різниця між ними (звана сигналом помилки) керує -динамічним коригуванням параметрів фільтра в реальному часі. Мета полягає в тому, щоб прогнозований сигнал зворотного зв’язку нескінченно наближався до фактичної складової зворотного зв’язку, що міститься в сигналі мікрофона. Цей процес вимагає надзвичайно високої швидкості та точності обчислень.
- Точне скасування сигналу зворотного зв'язку:
Як тільки адаптивний фільтр зможе точно імітувати компонент зворотного зв’язку в сигналі мікрофона, процесор генерує сигнал скасування, рівний за амплітудою, але протилежний за фазою (180 градусів зсув по фазі).
Цей інвертований сигнал у реальному-часі накладається на оригінальний вхідний сигнал мікрофона. За допомогою точної інверсії фази та узгодження амплітуди компонент сигналу зворотного зв’язку ефективно скасовується або значно пригнічується в джерелі (перед тим, як вхідний сигнал потрапить у ланцюжок обробки процесора). Зрештою, процесор в першу чергу обробляє бажаний чистий вихідний сигнал (голос, інструменти тощо), значно зменшуючи енергію, яка викликає виття.
- Динамічне відстеження та адаптація-в реальному часі:
Акустичне середовище динамічне. Наприклад, рух людей, відкривання/закривання дверей або вікон, переміщення об’єктів і навіть зміни температури та вологості можуть спричинити зміну шляху зворотного зв’язку від динаміка до мікрофона.
Тому засіб усунення зворотного зв’язку має працювати-в реальному часі й адаптуватися. Йому потрібно постійно відстежувати сигнал помилки та відповідно динамічно оновлювати параметри адаптивного фільтра. Це гарантує, що модель завжди йде в ногу зі змінами поточного акустичного середовища, зберігаючи оптимальне придушення зворотного зв’язку. Цей процес «навчання» та «коригування» ніколи не припиняється під час роботи системи.
Широке застосування технології усунення зворотного зв'язку
Завдяки своїй вирішальній ролі у стабілізації систем і покращенні якості звуку технологія усунення зворотного зв’язку широко використовується в різних сценаріях, що вимагають підсилення звуку з високим-посиленням:
- Живий виступ:На концертах, у театрах і естрадах, де є численні мікрофони, високі вимоги до посилення та складне, мінливе акустичне середовище, усунення зворотного зв’язку є ключовим технічним бар’єром, що забезпечує плавне виконання та запобігає руйнівним раптовим виттям, які заважають художній презентації.
- Конференц-зали та лекційні зали:У кімнатах для переговорів, аудиторіях і класах чітка та зрозуміла передача мови має першорядне значення. Усунення зворотного зв’язку дозволяє системі безпечно працювати з вищим посиленням, значно покращуючи розбірливість мови та підсилення перед зворотним зв’язком (GBF), гарантуючи, що кожен слухач може чітко чути мовця.
- Трансляція та запис:У професійних середовищах виробництва звуку, таких як радіостудії, телестудії та студії звукозапису, будь-який незначний шум або виття є неприйнятними. Технологія усунення зворотного зв'язку допомагає підтримувати чисту якість запису та трансляції сигналу, уникаючи небажаних перешкод і підвищуючи професійний рівень роботи.
- Встановлені та портативні звукові системи: Сюди входять стаціонарні місця встановлення, як-от церкви, аудиторії та бальні зали готелів, а також сценарії, як-от кімнати KTV, системи коментарів екскурсоводів і портативні мовні системи. У цих програмах технологія усунення зворотного зв’язку значно спрощує налаштування системи, покращує зручність використання та покращує-слуховий досвід кінцевого користувача, забезпечуючи чистий, стабільний звук без виття.
Резюме
Функція усунення зворотного зв’язку в цифрових аудіопроцесорах, яка використовує складні алгоритми для моделювання шляху акустичного зворотного зв’язку в реальному-часі та використовує адаптивну фільтрацію для генерування інверсних сигналів для точного скасування, є основною технологією для вирішення проблем виття в звукових системах і забезпечення стабільності системи та чистоти звуку. Він відіграє незамінну роль у живих виступах, конференціях, лекціях, трансляціях, записах та різноманітних сценаріях звукопідсилення. Це важливий компонент «захисту» та «забезпечення якості» сучасних професійних аудіосистем.
Рекомендація продукту
https://www.tendzone.net/audio-processor/web{3}}based-audio-processors/ai-audio-processor.html
https://www.tendzone.net/audio-processor/fixed-audio-processors/dante-dsp.html
