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科普 | 演出时麦克风为何会“啸叫”?

今天要来谈谈“啸叫”这件事。什么是“啸叫”?我们常常在户外看见人们拿着扩音器推销或讲话。当麦克风一开,人还没说话,喇叭突然一阵尖锐的唧唧叫,尖锐的噪音顿时让人耳朵刺痛,这个现象便是“啸叫”。


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为什么会产生“啸叫”





英文叫feedback,中文称为 "回授",也有人翻译成 “啸叫”。原因简单来说是因为声音透过扩音系统放送后,又被收音设备,如麦克风接收,如同下图所描绘:声波经过这样的传送形成一种重复循环的回路,过程中因着现场环境因素, 某些频率被不断强化,最后而产生极大的噪音。有时是高音,有时是低音。



现场扩声中的典型麦克风啸叫回路






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影响麦克风啸叫的因素





1、麦克风信号的增益



对麦克风信号应用过多的增益会增加啸叫的风险。增益对于增强麦克风信号使其以合理的电平通过扬声器播放至关重要。在现场扩声的情况下,麦克风信号要经过两个增益级:


• 麦克风电平到线路电平(在混音器或其他音频设备的麦克风输入处应用增益)。

• 线路电平到扬声器电平(应用增益,以便信号足够强以正确移动扬声器振膜)。



应首先设置增益,以使信号不失真(无削波)。然后,找到音响系统中麦克风的啸叫前增益,将增益降低到啸叫前增益阈值以下的安全量。





2、扬声器的音量


与适当的增益分级类似,扬声器的响度或音量在麦克风啸叫中起着重要作用。


“扬声器的音量”实际上与放大麦克风后增益信号有关。假设所有级别都正常并且麦克风混合良好,但仍然出现麦克风啸叫。在这种情况下,扬声器的总音量对于声学空间来说可能太高,应该降低以帮助减少或消除麦克风啸叫的风险。



3、麦克风和扬声器之间的距离


麦克风和扬声器之间的距离是啸叫前增益的关键因素。对于手持式麦克风来说,这一点尤其重要,因为它们与最近扬声器的距离经常发生变化


基本上,麦克风距离播放源(主要指扬声器)越近,该播放源的声波就越强。更强的声波会产生更强的麦克风信号。这就是麦克风啸叫的原因。




4、麦克风的指向性


指向性告诉我们麦克风对声音最敏感的方向。

心形指向图

具有心形指向性的麦克风是迄今为止现场扩声中最常用的麦克风。它们提供出色的声源隔离和相对较高的啸叫前增益。

心形指向性是单向的。对轴上声音最敏感(0°);对侧面不太敏感(大约 -6 dB @ 90° 和 270°),并且在其后部(180°)有一个零点。


从上图可以看出,心形麦克风的后零点可以有效地抑制来自折返式监听器的声音。在上述场景中,心形麦克风可降低啸叫风险,同时保留麦克风指向(远离折返监听器和扬声器)的灵敏度。


如果我们将全指向麦克风放置在上图中的麦克风支架上,将出现更大的麦克风啸叫可能性。这是因为全指向麦克风的后部与前部(以及所有其他方向)同样敏感。因此,全指向麦克风会出现更大的啸叫风险。





5、物理空间的大小和形状

房间的大小、形状甚至边界材料(地板、墙壁和天花板)都会影响麦克风产生啸叫。


房间越小,声音反射就越强。即使麦克风和扬声器放置在理想位置,强烈的反射也会增加啸叫的风险。这是因为声波能够从较近的表面反射并在到达麦克风之前传播更短的距离。


由于声波会从表面反射,因此房间的形状对于麦克风啸叫也很重要。房间越是正方形或长方形,驻波(波长等于两个平行边界长度的声波频率)就越强。


驻波会导致房间内的频率增强,并会增加相同频率下的啸叫风险。最后,边界的材料对于麦克风啸叫很重要。与具有反射表面的房间相比,具有吸收隔音表面的房间出现麦克风啸叫问题的可能性较小。





6、麦克风的灵敏度


灵敏度等级告诉我们在给定的声压级下麦克风的输出信号有多强。


基本上,麦克风的灵敏度越高,达到线路电平所需的增益就越少。因此,在所有其他条件相同的情况下,敏感的麦克风比不太敏感的麦克风更容易出现啸叫。






7、麦克风的频率响应


麦克风的频率响应在啸叫中起着很大的影响。电容式麦克风通常具有平坦的频率响应,并且可以拾取较宽的频率范围。从理论上讲,这使得它们对整个可听频谱上的麦克风啸叫更加敏感。


电容麦克风频响


具有彩色频率响应的麦克风通常无法覆盖整个可听频率范围。从理论上讲,这使得它们不太容易受到麦克风啸叫的影响。


然而,彩色麦克风通常对某些频率比其他频率更敏感。这些频率增加的频段使它们比平面麦克风更容易受到这些频率的反馈影响。