声反馈和潜在系统增益

第一节　声反馈和潜在系统增益

如果传声器、放大器、扬声器处于同一房间内，逐渐将放大器的增益加大到产生持续反馈的那一点，则系统的电频率响应将会随设定而改变，原因是因为扬声器和传声器之间存在声反馈通路。当一个人对着传声器说话时，传声器接收到的不仅是来自说话人的直达声，还有由扬声器产生的混响声场的声音。

采用具有平滑响应特性的高质量扬声器、传声器和均衡音响系统，可以取得想要的音色响应，并可以平滑掉所有的潜在反馈频点，以便于它们平稳地分布于整个可闻频域上。当进行了这种工作之后，就存在与正反馈点一样多的负反馈点，并且正反馈点在基本相同的系统增益时会全部达到不稳定的状态。

我们所希望的是使扬声器发出的声音的声压级在到达传声器时一定要比说话人产生的声压级低，不会产生持续的振荡。换言之，我们假定由所有的正反馈尖峰产生的额外增益被所有的负反馈谷点产生的衰减平衡掉了。

如果遵循最佳系统几何标准，那么传声器应靠近说话人，以便于它接收到的主要是来自说话人的直达声。另外应距离扬声器足够远，并处在扬声器的混响声场中，以便使来自扬声器的直达声不是触发系统反馈的主要因素。假定听音人也是处在扬声器的混响声场之中，系统打开时在听音区域内的声压级不能高于系统关闭时在传声器位置上无扩声时说话者的声压级。利用系统Delta的概念，在最大增益情况下对应的是单位的Delta值。Delta为系统关闭时在系统传声器处的声压级与系统打开时听众席区声压级间的dB差值(如图6-1所示)。

图6-1　室内音响系统

尽管我们已经阐述过最大潜在系统增益的这些条件，但是在实际中会出现Delta值大于1的情况。例如，如果使用指向性传声器，那么它可以抑制混响声声场，允许系统增加3dB—4dB的系统增益。另一种可能是将听音人安排到扬声器的直达声场中，这样可以进一步提高系统增益。如果表演区的混响声声场的声压级比听音区域的声压级低，那么也可以提高系统的增益。这种情况被描述成在传声器区域的房间常数不同于座位区的房间常数。类似的结果在有大的地面区域、相对低的天花板，并且有相当大吸声量的房间中可能出现。在这样的房间中，来自点声源的声音在Dc之外时，趋向于以每增加一倍距离声音以2dB或3dB的比率衰减，而不是保持声压级恒定。

还有另一种方法可以提高增益，即采用电的方法以带宽非常窄的滤波器来抑制某个正反馈频率成分。如果可以将所有的能量引入到负反馈的频率内，那么理论上潜在的系统增益可以为无限大。

在其他环境中，增益设定达到产生持续振荡的位置上。按照定义，最大系统增益刚刚达到该点之下，但是在刚刚低于产生振荡的那一点上系统无法很好地工作，因为这时存在梳状滤波器响应和由于正反馈峰值产生的扩展的振铃。要想回到合理的平滑电气响应和无可闻振铃的情况，经正确均衡处理过的系统应在最大增益点之下6dB左右工作。即使是利用窄带滤波器经过精心调谐的系统，产生持续振荡时的电平也在最大增益点下3dB以上。