Pri prevádzke profesionálnych zvukových systémov je akustická spätná väzba bežným a vysoko deštruktívnym problémom. Prejavuje sa ako drsné zavýjanie alebo pískanie, ktoré nielenže vážne ovplyvňuje zážitok z počúvania, ale môže tiež poškodiť drahé ovládače reproduktorov. Základná príčina tohto javu spočíva vo vytvorení uzavretej akustickej slučky medzi reproduktorom (výstupom) a mikrofónom (vstupom): mikrofón zachytí zvuk vydávaný reproduktorom, signál je zosilnený systémom a opäť vyžarovaný z reproduktora, aby ho opäť zachytil mikrofón... Tento cyklus sa opakuje, čo spôsobuje, že signál je nepretržite zosilňovaný a superponovaný na určitej rezonančnej frekvencii. Nakoniec sa systém dostane do nestabilného stavu, čo spôsobí nepríjemné vytie.
Na efektívne vyriešenie tohto pretrvávajúceho problému moderné digitálne audio procesory bežne integrujú pokročilé funkcie na odstránenie/potlačenie spätnej väzby. Jeho hlavným cieľom je presne identifikovať a eliminovať energiu signálu v rámci spätnej väzby, zabezpečiť stabilitu systému a zlepšiť zrozumiteľnosť reči a vernosť hudby. Jeho pracovný princíp zahŕňa predovšetkým tieto kľúčové kroky:
Základné princípy eliminácie spätnej väzby
- Modelovanie cesty spätnej väzby (identifikácia systému):
Prvým krokom pre eliminátor spätnej väzby je identifikácia a modelovanie kompletnej cesty akustickej spätnej väzby od reproduktora k mikrofónu. Táto cesta zahŕňa odozvu reproduktora, akustické charakteristiky miestnosti (ako je dozvuk a stojaté vlny), charakteristiky mikrofónu a ich vzájomné polohy.
Moderné digitálne procesory zvyčajne využívajú adaptívne algoritmy. Injektovaním špecifických testovacích signálov (ako je ružový šum alebo sínusové prerušenia) do systému alebo využitím samotného signálu programu analyzujú koreláciu medzi vstupom (mikrofón) a výstupom (referenčný signál reproduktora) v reálnom čase-, pričom dynamicky vytvárajú presný model dráhy spätnej väzby. Tento model je v podstate digitálny filter, ktorý simuluje charakteristiky skutočnej akustickej spätnej väzby.
- Adaptívne filtrovanie a referenčný signál:
Na základe vytvoreného modelu spätnej väzby procesor interne generuje adaptívny filter. Hlavnou úlohou tohto filtra je predikcia: predpovedá, aký signál by sa vytvoril na vstupe mikrofónu, ak by aktuálny referenčný signál (tj ideálny signál odoslaný do reproduktorov, spracovaný, ale *pred* pridaním spätnej väzby) prešiel skutočnou cestou akustickej spätnej väzby.
Adaptívny filter neustále porovnáva svoju predpoveď (predpovedaný signál spätnej väzby) so skutočným vstupným signálom mikrofónu. Rozdiel medzi nimi (nazývaný chybový signál) riadi-dynamickú úpravu parametrov filtra v reálnom čase. Cieľom je dosiahnuť, aby sa predpovedaný signál spätnej väzby nekonečne približoval skutočnej zložke spätnej väzby obsiahnutej v signáli mikrofónu. Tento proces vyžaduje extrémne vysokú výpočtovú rýchlosť a presnosť.
- Presné zrušenie signálu spätnej väzby:
Akonáhle adaptívny filter dokáže presne simulovať zložku spätnej väzby v signáli mikrofónu, procesor vygeneruje signál zrušenia, ktorý má rovnakú amplitúdu, ale fázu opačnú (o 180 stupňov mimo fázy).
Tento invertovaný signál sa v reálnom{0}}čase preloží do pôvodného vstupného signálu mikrofónu. Prostredníctvom presnej fázovej inverzie a prispôsobenia amplitúdy je zložka spätnoväzbového signálu efektívne zrušená alebo výrazne potlačená v zdroji (pred vstupom vstupného signálu do procesného reťazca procesora). V konečnom dôsledku procesor primárne spracováva požadovaný čistý zdrojový signál (hlas, nástroje atď.), čím výrazne znižuje energiu, ktorá spôsobuje vytie.
- Dynamické sledovanie a{0}}prispôsobenie v reálnom čase:
Akustické prostredie je dynamické. Napríklad pohyb ľudí, otváranie/zatváranie dverí alebo okien, pohybujúce sa predmety a dokonca aj zmeny teploty a vlhkosti môžu spôsobiť zmenu dráhy spätnej väzby od reproduktora k mikrofónu.
Eliminátor spätnej väzby preto musí byť v reálnom čase-a adaptívny. Musí neustále monitorovať chybový signál a podľa toho dynamicky aktualizovať parametre adaptívneho filtra. To zaisťuje, že model vždy drží krok so zmenami v aktuálnom akustickom prostredí a zachováva optimálne potlačenie spätnej väzby. Tento proces „učenia sa“ a „prispôsobovania“ sa počas prevádzky systému nikdy nezastaví.
Rozšírené aplikácie technológie eliminácie spätnej väzby
Vďaka svojej kľúčovej úlohe pri stabilizácii systémov a zlepšovaní kvality zvuku je technológia eliminácie spätnej väzby široko používaná v rôznych scenároch vyžadujúcich vysoký-zosilnenie zvuku:
- Živé vystúpenie:Na koncertoch, v divadlách a na rôznych scénach, kde sú početné mikrofóny, požiadavky na vysoký zisk a zložité, meniace sa akustické prostredia, je eliminácia spätnej väzby kľúčovou technickou bariérou, ktorá zabezpečuje plynulé vystúpenie a zabraňuje rušivému náhlemu vytia, ktoré narúša umeleckú prezentáciu.
- Konferenčné a prednáškové sály:V zasadacích miestnostiach, posluchárňach a triedach je prvoradý jasný a zrozumiteľný prenos reči. Eliminácia spätnej väzby umožňuje systému pracovať bezpečne s vyšším ziskom, výrazne zlepšuje zrozumiteľnosť reči a Gain Before Feedback (GBF), čím sa zaisťuje, že každý poslucháč bude zreteľne počuť rečníka.
- Vysielanie a nahrávanie:V profesionálnych zvukových produkčných prostrediach, ako sú rozhlasové štúdiá, televízne štúdiá a hudobné nahrávacie štúdiá, je akýkoľvek menší hluk alebo zavýjanie neprijateľný. Technológia eliminácie spätnej väzby pomáha udržiavať čistú kvalitu záznamu a vysielaného signálu, zabraňuje nežiaducemu rušeniu a zvyšuje profesionálny štandard práce.
- Inštalované a prenosné PA systémy: Patria sem pevné miesta inštalácie, ako sú kostoly, posluchárne a hotelové tanečné sály, ako aj scenáre ako miestnosti KTV, systémy komentárov sprievodcov a prenosné rečové systémy. V týchto aplikáciách technológia eliminácie spätnej väzby výrazne zjednodušuje nastavenie systému, zjednodušuje používanie a zlepšuje sluchový zážitok koncového-používateľa, pričom zaisťuje, že zvuk je čistý, stabilný a bez kvílenia.
Zhrnutie
Funkcia eliminácie spätnej väzby v rámci digitálnych zvukových procesorov, ktorá využíva sofistikované algoritmy na modelovanie dráhy akustickej spätnej väzby v reálnom-čase a využíva adaptívne filtrovanie na generovanie inverzných signálov na presné zrušenie, je hlavnou technológiou na riešenie problémov s kvílením v zvukových systémoch a na zabezpečenie stability systému a čistoty zvuku. Hrá nezastupiteľnú úlohu pri živých vystúpeniach, konferenciách, prednáškach, vysielaní, nahrávaní a rôznych scenároch ozvučenia. Je to základná „ochrana“ a „zabezpečenie kvality“ moderných profesionálnych audio systémov.
Odporúčanie produktu
https://www.tendzone.net/audio-processor/web-založené-audio-processors/ai-audio-processor.html
https://www.tendzone.net/audio-processor/fixed-audio-processors/dante-dsp.html
