Při provozu profesionálních zvukových systémů je akustická zpětná vazba častým a vysoce destruktivním problémem. Projevuje se jako drsný kvílivý nebo skřípavý zvuk, který nejenže vážně ovlivňuje zážitek z poslechu, ale může také poškodit drahé ovladače reproduktorů. Základní příčina tohoto jevu spočívá ve vytvoření uzavřené akustické smyčky mezi reproduktorem (výstupem) a mikrofonem (vstupem): mikrofon zachytí zvuk vydávaný reproduktorem, signál je zesilován systémem a znovu vysílán z reproduktoru, aby jej znovu zachytil mikrofon... Tento cyklus se opakuje, což způsobí, že signál je nepřetržitě zesilován a překrýván na určité rezonanční frekvenci. Nakonec se systém dostane do nestabilního stavu a vyvolá nepříjemné vytí.
K efektivnímu vyřešení tohoto přetrvávajícího problému moderní digitální audio procesory běžně integrují pokročilou funkci eliminace/potlačení zpětné vazby. Jeho hlavním cílem je přesně identifikovat a eliminovat energii signálu v rámci zpětné vazby, zajistit stabilitu systému a zlepšit srozumitelnost řeči a věrnost hudby. Jeho princip fungování zahrnuje především následující klíčové kroky:
Základní principy eliminace zpětné vazby
- Modelování cesty zpětné vazby (identifikace systému):
Prvním krokem pro eliminátor zpětné vazby je identifikace a modelování kompletní cesty akustické zpětné vazby od reproduktoru k mikrofonu. Tato cesta zahrnuje odezvu reproduktoru, akustické charakteristiky místnosti (jako je dozvuk a stojaté vlny), charakteristiky mikrofonu a jejich vzájemné polohy.
Moderní digitální procesory obvykle využívají adaptivní algoritmy. Vložením specifických testovacích signálů (jako je růžový šum nebo sinusové rozmítání) do systému nebo využitím samotného signálu programu analyzují v reálném čase korelaci mezi vstupem (mikrofon) a výstupem (referenční signál reproduktoru) a dynamicky vytvářejí přesný model cesty zpětné vazby. Tento model je v podstatě digitálním filtrem, který simuluje charakteristiky skutečné akustické zpětné vazby.
- Adaptivní filtrování a referenční signál:
Na základě zavedeného modelu zpětné vazby procesor interně generuje adaptivní filtr. Základním úkolem tohoto filtru je predikce: předpovídá, jaký signál by byl vytvořen na vstupu mikrofonu, kdyby aktuální referenční signál (tj. ideální signál vyslaný do reproduktorů, zpracovaný, ale *před* se přidá zpětná vazba) prošel skutečnou cestou akustické zpětné vazby.
Adaptivní filtr průběžně porovnává svou předpověď (předpokládaný signál zpětné vazby) se skutečným vstupním signálem mikrofonu. Rozdíl mezi nimi (tzv. chybový signál) řídí v reálném čase{1}}dynamické úpravy parametrů filtru. Cílem je, aby se předpokládaný signál zpětné vazby nekonečně přibližoval skutečné složce zpětné vazby obsažené v signálu mikrofonu. Tento proces vyžaduje extrémně vysokou výpočetní rychlost a přesnost.
- Přesné zrušení signálu zpětné vazby:
Jakmile adaptivní filtr dokáže přesně simulovat zpětnovazební složku v signálu mikrofonu, procesor vygeneruje signál zrušení, který má stejnou amplitudu, ale opačný ve fázi (o 180 stupňů mimo fázi).
Tento invertovaný signál se v reálném čase-překrývá s původním vstupním signálem mikrofonu. Přesnou fázovou inverzí a amplitudovým přizpůsobením je složka zpětnovazebního signálu efektivně zrušena nebo výrazně potlačena u zdroje (před vstupem vstupního signálu do procesního řetězce procesoru). V konečném důsledku procesor primárně zpracovává požadovaný čistý zdrojový signál (hlas, nástroje atd.), čímž výrazně snižuje energii, která způsobuje vytí.
- Dynamické sledování a{0}}přizpůsobení v reálném čase:
Akustické prostředí je dynamické. Například pohyb osob, otevírání/zavírání dveří nebo oken, pohybující se předměty a dokonce i změny teploty a vlhkosti mohou způsobit změnu zpětné vazby od reproduktoru k mikrofonu.
Eliminátor zpětné vazby proto musí být vysoce reálný-čas a musí být přizpůsobivý. Musí nepřetržitě monitorovat chybový signál a podle toho dynamicky aktualizovat parametry adaptivního filtru. To zajišťuje, že model vždy drží krok se změnami v aktuálním akustickém prostředí a udržuje optimální potlačení zpětné vazby. Tento proces „učení“ a „přizpůsobení“ se během provozu systému nikdy nezastaví.
Široké aplikace technologie eliminace zpětné vazby
Díky své klíčové úloze při stabilizaci systémů a zlepšování kvality zvuku je technologie eliminace zpětné vazby široce používána v různých scénářích vyžadujících zesílení zvuku s vysokým-ziskem:
- Živé vystoupení:Na koncertech, v divadlech a na různých pódiích, kde je mnoho mikrofonů, požadavky na vysoký zisk a složitá, měnící se akustická prostředí, je eliminace zpětné vazby klíčovou technickou bariérou zajišťující plynulé vystoupení a zabraňující rušivému náhlému vytí, které narušuje uměleckou prezentaci.
- Konferenční a přednáškové sály:V zasedacích místnostech, posluchárnách a učebnách je prvořadý jasný a srozumitelný přenos řeči. Eliminace zpětné vazby umožňuje systému bezpečně pracovat s vyššími zisky, což výrazně zlepšuje srozumitelnost řeči a Gain Before Feedback (GBF), což zajišťuje, že každý posluchač slyší mluvčího jasně.
- Vysílání a nahrávání:V profesionálních zvukových produkčních prostředích, jako jsou rozhlasová studia, televizní studia a hudební nahrávací studia, je jakýkoli menší hluk nebo vytí nepřijatelné. Technologie eliminace zpětné vazby pomáhá udržovat čistou kvalitu záznamu a vysílaného signálu, zabraňuje nežádoucímu rušení a zvyšuje profesionální standard práce.
- Instalované a přenosné PA systémy: To zahrnuje místa pro pevné instalace, jako jsou kostely, posluchárny a hotelové taneční sály, a také scénáře, jako jsou místnosti KTV, systémy komentářů pro průvodce a přenosné řečové systémy. Technologie eliminace zpětné vazby v těchto aplikacích výrazně zjednodušuje nastavení systému, usnadňuje používání a zlepšuje sluchový zážitek koncového-uživatele a zajišťuje, že zvuk je čistý, stabilní a bez kvílení.
Shrnutí
Funkce eliminace zpětné vazby v digitálních audio procesorech, využívající sofistikované algoritmy k modelování cesty akustické zpětné vazby v reálném-čase a využívající adaptivní filtrování ke generování inverzních signálů pro přesné zrušení, je základní technologií pro řešení problémů s kvílením ve zvukových systémech a zajištění stability systému a čistoty zvuku. Hraje nezastupitelnou roli při živých vystoupeních, konferencích, přednáškách, vysílání, nahrávání a různých scénářích ozvučení. Je to základní „ochrana“ a „zajištění kvality“ moderních profesionálních audio systémů.
Doporučení produktu
https://www.tendzone.net/audio-processor/web-based-audio-processors/ai-audio-processor.html
https://www.tendzone.net/audio-processor/fixed-audio-processors/dante-dsp.html
