Причины возникновения акустической обратной связи в концертной работе.

Что такое «микрофонный свист» (он же фидбэк, а по науке Положительная Акустическая Обратная Связь в системе микрофон-микшер-усилитель-АС) хорошо известно любому звукорежиссёру, когда-либо озвучивавшему живые концерты. В какой-то момент в акустических системах раздается вой и свист, а ваши уши на несколько минут глохнут. Да ладно бы только уши. АОС в живой концертной работе вещь опаснейшая. Она легко может вывести из строя динамики (в первую очередь ВЧ-драйверы), а в самых крайних случаях усилители и даже микрофоны. Что же это такое и с чем её едят?

Как следует из названия, положительная акустическая обратная связь (сокращенно АОС или ПАОС) возникает, когда акустическая система и микрофон многократно возвращают исходный звук в систему и продолжают усиливать определенный диапазон частот. То-есть микрофон входит в резонанс с АС на определенной частоте, а АС усиливает звук микрофона каскадно, лавинообразно. И термин «положительная» говорит отнюдь не о том, что это хорошо, а именно о самоподдерживающемся и растущем характере фидбэка.

Схема возникновения обратной связи

В звуковой системе процесс возникновения обратной связи происходит по следующей схеме:

1. Микрофон улавливает звуки из окружающей среды.
2. Эти звуки преобразуются в сигналы микрофона, которые отправляются на усилитель и динамик
3. Динамик передает эти сигналы в виде звуковых волн в окружающую среду
4. Микрофон снова улавливает эти звуковые волны и в его мембране возникают возрастающие колебания резонансного типа на частоте АОС.

Частота обратной связи

Частота АОС, определяется резонансными частотами в микрофоне, усилителе и громкоговорителе, акустикой помещения, направленностью захвата и диаграммами направленности микрофона и звукоизлучателя, а также расстоянием между ними. Анализируется обратная связь через амплитудно-фазовые частотные характеристики системы.

Причины возникновения обратной связи

Существует несколько причин возникновения акустической обратной связи:

1. В реальной концертной работе ни микрофон, ни драйверы колонок, ни даже усилитель (да-да, хоть это и самая редкая причина!) не имеют абсолютно ровной АЧХ. Зона повышенного уровня АЧХ любого элемента цепочки АОС - зона риска.
2. Неаккуратное применение в обработке звукового сигнала эквализации и гейнов также может стать причиной возникновения АОС. Добавим сюда неграмотное пользование компрессором при обработке сигнала. Причем компрессор может находиться в любой точке цепочки АОС - в канале микрофона, на мастер-шине, в мониторном миксе, в системном процессоре.
3. В процессе работы системы звукоусиления микрофон снимает, а акустическая система воспроизводит звуковой сигнал не только от говорящего, но и сигналы поступающие впоследствии в результате отражения от различных поверхностей помещения или от других источников звука (например от других микрофонов). Высокий уровень натуральной реверберации помещения - одна из причин АОС.
4. Два находящихся в непосредственной близости друг от друга микрофона отлично резонируют, гипертрофированно усиливая определенные частоты, попадающие в синфазу. В таком случае АОС возникает как правило на низких частотах.
5. Отсутствие профессиональных навыков работы с микрофоном у пользователей также может быть причиной: увеличение расстояния от рта ведущего или исполнителя до микрофона фактически усугубит обратную связь. Очень просто, главное заклинание шептунов и «кобзонов», держащих микрофон у пуза - «Погромче меня сделайте!». А задирать громкость микрофона - это прямой путь к АОС.
6. Акустические особенности помещений, связанные с его геометрией могут приводить к возникновению акустических резонансов , когда частоты отражений совпадают с частотами, звучащими в микрофоне и обратной связью драйвера. Наиболее проблематичными для звуковых систем являются помещения с формой куба.
7. Высокий уровень реверберации в вокальном аудио-тракте - одна из самых частых причин. И особенно реверберация в канале мониторинга. Не просто так профессионалов учат обходиться без ревера в мониторинге. Оно, кстати, помогает гораздо более точно контролировать косяки в своем вокале.

Добавим сюда особенности конструкции конкретного используемого микрофона и его склонность к фидбэку. Инженеры давно научились делать микрофоны с пониженной склонностью к фидбэку, но надолго ли дураку стеклянный член? Конструкция АС также сильно влияет на склонность к АОС. Например звуковые колонны на широкополосных динамиках гораздо менее склонны к фидбэку, чем классические сателлиты с однодюймовыми драйверами. Опять таки, чем больше размер диафрагмы и мощность драйвера, тем менее склонен он будет к АОС и тем позже при прочих равных будет возникать фидбэк. Четыре одинаковых драйвера, обеспечивающих ту же громкость, что и один такой же, засвистят на гораздо большей громкости, чем несчастный одиночка. Кстати, не забудем про мониторы. Неграмотно отстроенные мониторы - одна из самых частых причин возникновения АОС. Не забудем также о качестве усилителей. Если усилитель начинает перегружаться уже на 60% громкости, как это свойственно некоторым продуктам широко известного бюджетного брэнда, то на уровнях выше границы возникновения искажений он будет слабым звеном в цепочке АОС.

Рекомендую также почитать научную статью о методах расчета сигнала паразитной акустической обратной связи

Как подавить обратную связь?

Существуют способы предотвращения и устранения акустической обратной связи в системах звуковоспроизведения. Вот некоторые из них:

• Предотвратить возникновение АОС можно с помощью правильного расположения оборудования. Надо направить акустические системы в разные стороны от микрофонов и расположить исполнителя за основной акустической системой. И безусловно, требуется избегать ситуаций, когда работать приходится, стоя с микрофоном ПЕРЕД акустическими системами.
• Применение направленных (кардиоидных и суперкардиодных) микрофонов. Кардиоидная диаграмма направленности является наиболее предпочтительной для живых выступлений. Это связано с тем, что данные микрофоны практически не улавливают звуки позади них. Но увы, это не панацея. Когда микрофон фиксирован на стойке - схема работает, а когда в руках - нет.
• Уменьшение усиления и громкости микрофона - это самый быстрый и простой способ устранения обратной связи. Можно отрегулировать либо усиление, либо громкость, это зависит от стиля микширования, используемых аудиосигналов и других факторов. И ещё раз - будьте крайне внимательны при применении компрессии во время выступления. Чем выше степень компрессии, тем сильнее придется задрать гейн для достижения нужной громкости микрофона. А это прямой путь к АОС.
• Повышение профессионализма пользователей.
• Провести анализ акустического состояния помещения - прозвон помещения с целью выявления и исключения резонансных частот. Выявляя резонансные частоты помещения, вы уменьшаете влияние стоячих волн на обратную связь микрофона. Эквализация помещения, позволяет увеличить усиление и громкость до появления обратной связи.
• Применение индивидуального ушного мониторинга. Наушники-вкладыши позволяют исполнителю слышать себя во время выступления, а сценическую акустику полностью направить на зрителей, чтобы микрофон не попадал в поле их вещания. Правда, мне известны пара случаев, когда возникал фидбэк даже в канале ушного мониторинга, но это конечно запредельная ситуация.
• Применение акустического оформления помещения с целью уменьшения отражений и стоячих волн. Для этого используются специальные звукопоглощающие панели и любые подручные средства, препятствующие появлению эха (мягкие материалы, изменение геометрии углов и т.д.). Чем меньше интерферируют отраженные сигналы и чем равномернее акустическое покрытие помещения, тем меньше шансов наловить свиста.
• Использовать специальные "умные" приборы для выявления и подавления обратной связи, такие как подавители обратной связи или аудиопроцессоры с блоком подавления АОС.
• Также одним из эффективных средств предотвращения акустической обратной связи в системах с большим количеством микрофонов таких, как конференцсистемы или системы театрального звукоусиления, является применение автоматического микширования.

Последние два пункта - крайний случай и если вы хотите получить качественный результат, не спешите ими пользоваться. Шибко умные приборы и алгоритмы запросто могут порезать к чертям весь звук настолько, что от аудио-картинки останутся рожки да ножки.

Обратная связь - хорошая и плохая

В звуковой системе неконтролируемая обратная связь почти всегда считается нежелательной. Но контролируема обратная связь в виде различных звуковых эффектов - явление желательное и применяется для обработки звука в ходе выступлений в таких музыкальных стилей как хард-рок и хэви-метал. Высвист электро-гитары на соло - типичный случай. Но при неграмотной отстройке и этот высвист может оказаться запредельным и лишним.

___________________________________ Александр Карнаухов, звукорежиссёр.