麦克风啸叫的产生机理和频谱分析

 

前记

  假如你经常在会议室使用话筒开会或者在封闭空间中使用麦克风喊话，没说话的时候就有阵阵的呼啸声迎面而来，让你的美好的心情顿时严小云散了，没错，这就是音频中常说的啸叫。音频啸叫是声学中的一个经常遇到的问题，也是非常棘手的问题，作为一个音频方案团队，我们是要好好地研究一下它了。希望用我们的算法，让它消失的无影无踪。

 

啸叫的原因

  简单来说，啸叫产生的原因为有以下三点：

1、话筒与音箱同时使用。

2、音响系统重放的声音能够通过空间传到话筒。

3、音箱发出的声音能量足够大，话筒的拾音灵敏度足够高。

 

基本原理

  啸叫其实就是声学信号的自激震荡产生的，电路如何产生自激振荡呢？
产生自激振荡必须同时满足两个条件：
1、幅度平衡条件|AF|=1
2、相位平衡条件φA+φF=2nπ（n=0,1,2,3···）

  其中，A指基本放大电路的增益（开环增益），F指反馈网络的反馈系数
同时起振必须满足|AF|略大于1的起振条件

  基本放大电路必须由多级放大电路构成，以实现很高的开环放大倍数，然而在多级放大电路的级间加负反馈，信号的相位移动可能使负反馈放大电路工作不稳定，产生自激振荡。负反馈放大电路产生自激振荡的根本原因是AF（环路放大倍数）附加相移.
  单级和两级放大电路是稳定的，而三级或三级以上的负反馈放大电路，只要有一定的反馈深度，就可能产生自激振荡，因为在低频段和高频段可以分别找出一个满足相移为180度的频率（满足相位条件），此时如果满足幅值条件|AF|=1，则将产生自激振荡。因此对三级及三级以上的负反馈放大电路，必须采用校正措施来破坏自激振荡，达到电路稳定工作目的。

 

 

啸叫频谱的分析

  笔者这里抓取了啸叫的频域和时域图，可供大家可以欣赏一下这里的震荡市多么的厉害。

下面是信号放大40db的情况下的啸叫频域图，

从图中可以看出，这里的基本是在一个频点范围内的信号比较强，后面的都是这个信号的高次谐波信号，啸叫抑制，就是要把这个信号压制下去。

后面，我们会对这个问题做一个长时间的深入的研究，欢迎探讨和交流。