啸叫抑制解决方法

作者：武亭、徐德帅

在日常生活中，声音是人们进行信息传递的重要媒介，为了保证信息的顺利传递，突破距离的限制，往往需要对声音信号进行放大，扩音系统应运而生。

扩音系统是指把声音信号进行实时放大的系统，主要由麦克风、放大器以及扬声器组成，在演奏厅，大教室，会议室等大空间场所得到了广泛应用。但是，扩音系统自使用以来，常常伴随着啸叫问题，极大地影响了用户的使用体验感。啸叫现象是指音频信号通过扬声器播放后，经过一定的传播路径，再次被麦克风拾取，经过放大器的处理后，最后经由扬声器播放，倘若在 “扬声器-麦克风-扬声器”的闭环电路中，存在某种正反馈导致某些音频频率发生自激振荡，就会产生啸叫现象。

啸叫的产生会掩盖正常语音，给人的听感也不好，而且啸叫频点能量很高，严重时甚至能破坏会议中的扩声设备，因此我们需要对啸叫进行抑制。

我们以单通道扩声系统为例说明啸叫产生原理，系统模型如下所示：

该扩声系统由麦克风、功率放大器和扬声器组成，其中G是功率放大器，F是声传播路径，v(t)和x(t)分别为声源信号和反馈信号，y(t)是麦克风的输入信号，u(t)是经过功率放大器处理后的声信号。

根据奈奎斯特稳定准则，当闭环系统的某个角频率w的回路响应的幅度和相位同时满足以下两个条件时，就会引起系统的不稳定，从而引起啸叫。

其中G(w)为放大器的频率响应，F(w)为声传播路径的频率响应。总的来说，产生啸叫必须同时满足振幅条件：反馈增益大于1。相位条件：声源信号的相位和反馈信号的相位是相同的。因此啸叫抑制技术实际上就是破坏啸叫产生的幅度要求或者相位要求。

研究人员针对啸叫抑制主要提出了两大类方法，被动抑制的方法和主动控制的方法。

被动抑制啸叫的原理是减少直达和反射声，我们可以根据声场特性，从声场布局、声场调整、扩音系统设计、扩音设备选型等方向抑制啸叫。主要包括：

（1）从室内建筑声学、如室内的装修，装修材料的选择等方向来抑制啸叫，具体的方法诸如：摆放更多的桌椅，安装天花石膏吊顶，选择吸声材料作为装修材料等等。

（2）合理地摆放麦克风和扬声器：将麦克风和扬声器置于不同的声场显然是最好的方法，可以破坏正反馈，避免啸叫，但这种方法难以实现。因此我们可通过选择合适的麦克风和扬声器的摆放位置来抑制啸叫，如让麦克风尽量不要正对扬声器。

（3）选择合适的扩声设备，如尽量选用低敏感度、高指向性的麦克风。

但是，这种方法只是被动地抑制啸叫，造价和施工难度太大，不具有普遍推广意义。

相较于被动抑制啸叫的方法，主动控制啸叫的方法利用数字设备进行实现，造价低，可复制，能够普遍推广。传统且主流的主动控制方法有三种，分别为相位调制法、增益控制法和自适应反馈抵消法。

相位调制法

相位调制法，简单来说就是移频法和移相法，移频法和移相法进行啸叫抑制的原理是把输入信号的频率分量往前或者往后移动，使得输入信号与声反馈信号频率之间的叠加现象消失，或者使声反馈相位和输入信号的相位产生偏差，破坏了啸叫形成的相位条件，从而达到抑制啸叫的目的。该方法算法简单，且对扩声系统增益有明显提升，可以快速实现啸叫抑制，但是对输入信号进行移频或者移相的 *** 作，对信号的音质损失很大，会导致声信号的音质效果变差。

增益控制法

增益控制法通过降低正反馈环路中的增益，破坏了啸叫形成的幅值条件，达到啸叫抑制的效果。根据需要增益值降低的频带宽度的范围，增益控制法分为三类，自动增益控制法（AGC），自动均衡法（AEQ）和基于陷波滤波器的啸叫抑制法（NHS）。当需要将系统增益降低时，AGC会在信号的整个频带范围内降低增益，有些没产生啸叫的频点幅值也会被降低。AEQ会把声音信号分为几个频段，将啸叫频点对应的频段进行增益衰减，整体受影响不大。而NHS是在特定的频率点进行增益控制，采用陷波滤波器的啸叫抑制法只对自激振荡的频率点附近进行增益控制，在啸叫频率点检测准确的情况下，对附近频率的幅值影响比其它两种方法小，并且计算复杂度低。

自适应反馈抵消法

自适应反馈抵消法（AFC）根据输入信号，对声传播路径进行建模识别，从而估计得到声反馈信号，最后在麦克风的输入信号中减去估计出的声反馈信号，从而实现啸叫抑制。目前AFC的关键在于自适应算法的选择，应用较为普遍的是最小均方误差算法（LMS）。理论上如果可以精确地估计出声传播路径，AFC可以完全地消除啸叫。但是扬声器信号和麦克风信号一般具有一定的相关性，会造成一些估计误差，利用噪声信号法、非线性处理法等去相关技术可降低两种信号的相关性，但是去相关技术会导致一定的声信号失真，因此需要根据实际使用场景在去相关和音质之间做一个权衡。

近年来随着深度学习的发展，研究人员提出了基于深度学习的啸叫抑制解决方案，这类算法包含三个部分，特征提取，学习模型和训练目标。通过把啸叫信号和纯净语音信号混合得到的声信号作为训练样本，最终训练出能够抑制啸叫的网络模型。利用深度学习进行啸叫抑制的处理步骤通常是首先获得掺杂啸叫信号的混合声信号作为输入数据，再对混合声信号提取语音特征，根据期望声信号的不同提取不同的特征，常用的特征有时频特征、频谱、梅尔倒谱(MFCC)、Gamma倒谱（GFCC）等特征，之后建立网络模型，网络模型通常是RNN系列的模型及其变种，例如LSTM、GRU等。最后对网络模型进行训练得到一个可以将混合声信号映射为纯净语音信号的网络模型。目前，利用深度学习进行啸叫抑制的技术正在快速发展，希望在抑制啸叫方面能够达到更好的效果。

总的来说，传统方法和基于深度学习的啸叫抑制方法各有优缺点，我们需要根据实际应用场景来选择最合适的方法。

话筒啸叫最简单的处理方法：

1、反相抵消法消除话筒反馈啸叫

反相抵消防止自激在高频放大电路比较常见。可以在音频放大电路中采用两个同规格的话筒分别拾取直达声和反射声，通过反相电路使反射声信号在进入功放前相位相互抵消，能有效的防止啸叫自激。

2、调整距离法消除话筒反馈啸叫

既避免啸叫又能提升扩音音量最有效的方法之一就是将话筒尽量靠近声源拾音，同时话筒应使用无指向性的。

在这里明确一下，指向性话筒（尤其是锐指向性话筒）远距离声源的拾音衰减很小，调整距离对提升扩音音量和防止啸叫的作用不大。扩声系统是否容易啸叫，与话筒的灵敏度没有直接关系。只不过高灵敏度的话筒都是锐指向性的，容易产生啸叫罢了。

缩短发声设备与听众的距离，实际上可以提升扩音的响度。可适当的减小系统的总增益。若同时辅以指向性宽的近场音箱，话筒稍微离远点就能避免啸叫。

对于扬声器的直接反馈声场来说，就是话筒距扬声器越远越好，扬声器距听众越近越好。话筒应放在扬声器辐射方向的背面，如果话筒有可能被拿着四处走动，扬声器应放在话筒无法靠得很近的地方。

3、调相法消除话筒反馈啸叫

扩音系统的自激啸叫，其反馈回路是正反馈，如果把话筒信号调相处理，就会破坏自激的相位条件，从而防止系统的自激啸叫。有资料表明，当相位偏差值在140°时，稳定度最好；并且，调制的频率越高，系统的稳定性越好。为了使处理后的音质不发生太大的畸变，其调相频率的最大允许值是4Hz。

最后，当各种设备调整好以后，决不可让其他人乱动，包括一些对器材性能不熟悉，只懂开、关机、调节音量大小的DJ。

4、反馈抑制器法（窄带陷波法）消除话筒反馈啸叫

在要求很高的场合，如一些现场演唱的地方，普遍使用声频反馈自动抑制装置，这种装置可以自动反馈点频率，自动调整Q值带宽，自动将声反馈消除而又最大限度地保护了音质。其原理就是通过陷波抑制啸叫的。

例如Sabine的FBX系列反馈抑制器，它是一种由微电脑控制的9段窄带自动压限装置，可以较好地区别反馈自激信号与音乐信号，可在系统出现自激时，迅速作出反应，并在反馈频点上设定一个很窄的数字滤波器，其陷波深度也会自动设定，滤波带宽只有1／3倍频程，如此之窄的陷波频段，几乎不会对响度以及音色有影响。

5、频率均衡法（宽带陷波法）消除话筒反馈啸叫

由于话筒拾音和发声设备的频率曲线不是理想平坦的直线（特别是一些质量比较差的放音设备），以及厅堂声场的声学谐振作用，使频率响应起伏很大。可以用频率均衡器补偿扩声曲线，把系统的频率响应调成近似的直线，使各频段的增益基本一致，提高系统的传声增益。

如何解决话筒啸叫问题?下文我来教教大家，希望能帮到你!

一、音响设备开、关机顺序

应按由前到后顺序开机，即由音源设备(CD机、LD机、DVD机、录音机、录像机)、音频处理设备(压限器、激励器、效果器、分频器、均衡器等)到音频功率放大器到电视机、投影机、监视器。关机时顺序相反，应先关功放。这样 *** 作可以防止开、关机对设备的冲击，防止烧毁功放和扬声器。

二、演唱前的准备——调试

1.功放的音量控制电位器一律调到最大位置调音台上伴奏音乐和话筒分路推子应置于0dB调音台上各分路GAIN输入增益均放在已调好的位置调音台总音量推子先置于最小位置(下端)调音台音质补偿旋钮均放在中间位置。

2.试验伴奏通道，也就是说，用CD盘或LD盘放歌曲音乐、将调音台调到—6dB附近，此时歌声和伴奏音乐大致是正常工作时的音量但要注意音量要适度悦耳，响度过大易使人疲劳和难以忍受。调音员应到厅内不同位置聆听效果。如立体声音像、乐曲音质等。所放的曲目应是自已熟悉的曲子，可反复调整音量(调分路GAIN增益)和分路音质补偿，直到音效满意为止。对音乐效果的要求应是有力度、有美感，高音不能刺耳，低音不能混浊，要求歌声清楚，如女声的齿音清晰可闻.但不可过重。分路推子置于0dB，总音量推子置于0dB，调节分路GAIN输入增益钮使AU表指示0dB左右，此时系统达到额定输出功率。但正常工作时，总音量推子—般调在—6dB或—10dB以下，小于额定输出功率。

3.试验话筒通道。一般来说，至少要准备两个话筒通道。先试话筒灵敏度和动态性能，然后加上混响和伴奏音乐唱歌，歌声经过混响处理，应该比原歌声音色更加圆润、丰满和有层次，富有现场感。话筒音量的调节：分路推子置于0dB，话筒音量调整分路GAIN输入增益钮，以分路峰值电平指示灯偶尔闪亮为好，总输出功率的计量靠AU表 指示。

4.对小乐队进行试音调整，即要对各种乐器的话筒抬音和电信号进行试音，根据乐曲风格进行音响比例平衡。

5.视频图像的调整，即投影机和彩电应通过调整其亮度、对比度、色饱和度等旋钮使其图像清晰、色彩艳丽。音响员应能熟练地使用影碟机和点歌器，熟悉点歌单上的盘位。注意在正式演唱时，应按影碟机上的D/A键。消掉原唱歌声。

三、音频处理设备的'调整

1.房间均衡器。房间均衡器有两个作用，一是调节音质，弥补厅内混响时间造成的频响不平衡另—个重要作用是压低某一频段，抑制声反馈造成的啸叫声。房间均衡器平时所应保持音响工程调试时调定的位置。

2.压限器。在音响工程中压限器也是重要设备，其作用：一是压缩或限制节目的动态范围，防止过载或失真，对功放和扬声器具有保护作用另一重要作用是提高节目响度(这可以靠听觉明显得感受到)。 压限器的调整数据如下： (1)噪声门GATE：指示灯亮时噪声门关闭，声音小。起到静噪作用。当输入信号降落到门限电平时即开始关闭，噪声门一般置于0PEN到—20dB之间。 (2)压缩门限电平THRESHOLD：决定开始压缩的电平，一般置于-10到0dB，开始压缩时增益减小，GAIN REDUOTION(dB)指示灯开始亮。 压缩比RATT0：置于2：1动作时间ATTACK：置于10ms释放时间RELEASE：置于O.3s。

3.混响器。目前广泛使用数字混响器。这类机器内部固化了许多不同的混响效果以供选择。调音员应对所使用的混响器的各种混响效果逐个试唱试听，记录可以使用的程序，在调音时可随时用机中键盘调出使用。

四、调音要点(以 *** 作调音台为主)

1.歌厅调音员工作在控制室内，调音时应使用监听监听音箱和监听耳机，分别监听主通道和返听通道。调音员应熟知监听音和现场音的关系，音质调整很大程度上依靠个人的听觉。

2.使用压限器和激励器以增加声音的响度和美感。激励器的调整主要靠听觉，应按设备使用说明书将声音调得丰满悦耳。

3.用混响美化歌声。对非专业歌唱者应适当加重混响，以掩盖噪音和发声中的缺陷。

4.音量小时注意提升低频和高频音量大时适当提升中频，以增强声音的明亮度。

5.调音以歌声为主。当歌声出现之前，把伴奏渐渐压低下来，以突出歌声。低频应衰减3—5dB，高频7kHz以上的应衰减3dB，中低频200Hz附近提升可加大力度，2—4kHz提升3-6dB可以明显感到歌声明亮。对迪斯科或摇滚乐则要注意较大幅度地提升低频(40—100Hz)和高频(7—20KHz)。

6.提升低音时切不可猛旋补偿钮，以免因功率输出过大而损坏功放和扬声器。对均衡器的低频调节同样如此要求。

7.如果发生声声反馈啸叫声，应迅速将谓音台总音量推子下拉以去掉啸叫声，找出原因后再逐步推上。

8.主通道发生故障不能放送时，可将返听音箱的旋转角度临时代替主通道，使演唱得以继续进行。供演唱用的话筒，应有备份，当话筒无声时可用备份替代。影碟机也应有备份，当影碟机发生故障时可用备份替代。

五、声反馈(啸叫声)的抑制

1.话筒声反馈造成的自激啸叫声是歌厅和卡拉0K厅的常见现象，由于存在声反馈，一般扩音系统增益都不能很大。

发生声反馈啸叫的原因是： (1)话筒距音箱太近，话筒正向指向音箱(2)调音台上混响调节过大(3)话筒音量调节过大(4)没有接通压限器(5)厅内声学设计缺陷。

2.针对以上原因可采取以下措施：

(1)为演唱者的活动舞台限定一个大致的范围，在此范围内不应发生啸叫声。也就是说，演唱者不应太靠近主音箱，主音箱应对称于舞台两侧演唱者的站位不应使话筒正向指向音箱。

(2)歌厅的舞台应进行声学处理，墙面和两侧应装吸音材料。

(3)接通压限器，其压缩比应设置为<=2：1，动作时间为10ms，释放时间为0.3s.

(4)调音台上的混响调节和音量不要开得过大。

(5)以上措施不能奏效时，可通过调节均衡器，对易产生啸叫的频率加以衰减。具体 *** 作方法如下： 将均衡器各频点位置先做好记录然后，示范演。加大音量(用调音台总推子调节)，到系统刚好产生自激的位置，将均衡器上的调节钮从低频开始逐个下调，能够有效消除自激啸叫的频点，根据经验一般只有一个自激谐振频率(如250Hz)，此频率附近可下拉3—5dB，其余频点仍应保持原先记录的位。

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