Как подавить обратную связь микрофона?

Вы недавно начали пользоваться микрофоном и столкнулись с высокочастотным писком, свистом, гулом или другим нежелательным шумом? Возможно, Вы инстинктивно поняли, что это была обратная связь, но, возможно, Вы совершенно не понимаете, почему возник этот ужасный звук.

Если вы не очень хорошо знакомы с использованием аудиооборудования, то вам может понадобиться помощь в решении проблемы обратной связи с микрофоном. Итак, давайте перейдем непосредственно к рассмотрению вопроса о том, что такое обратная связь с микрофоном и как ее устранить навсегда?

Что такое микрофонная обратная связь?

Прежде всего, важно понять, что обратная связь - это результат работы петли обратной связи. Каждое вращение добавляет к исходному сигналу еще больше частот, что приводит к самовозрастанию. Итак, в самых общих чертах, обратная связь в микрофоне - это частотная петля, которую обычно называют "петлей обратной связи".

Вот общая схема микрофонной петли обратной связи.

Как видно, выход из колонок становится входом для микрофона. В результате получается ужасающий звук, мощный и, в худшем случае, даже оглушительный. Судя по приведенной выше схеме, развитие петли обратной связи включает в себя несколько простых шагов.

• Микрофон выступает в качестве аудиовхода и посылает захваченный звук в виде частотного сигнала на аудиомикшер.
  
• Из микшера сигнал поступает на усилитель, который усиливает его и подает на громкоговоритель.
• На выходе громкоговорителя получается аудиосигнал, который затем снимается микрофоном и в виде большего аудиосигнала вновь направляется на микшер и усилитель. Таким образом, коэффициент усиления еще больше увеличивается. 
• Микрофон улавливает все больше и больше звука, создавая циклическую петлю, которая перегружает систему и приводит к визгу, хлюпанию, свисту, которые мы называем обратной связью.

Это базовое описание, но на самом деле микрофонная обратная связь - довольно простое явление. С другой стороны, простота понимания того, что такое микрофонная обратная связь, порождает простой вопрос. Почему микрофоны не имеют обратной связи постоянно? Не стоит удивляться, что ответ на него также прост.

Порог обратной связи

Причина, по которой микрофоны не имеют постоянной обратной связи, заключается в так называемом "усилении перед обратной связью". Под этим понимается величина усиления, которую может выдержать сигнал и аудиооборудование, прежде чем начнется обратная связь.

Проще говоря, если увеличить громкость микрофона, усилителя, громкоговорителя или любого другого компонента в цепи передачи сигнала, то возникнет обратная связь. Поэтому превышение порога обратной связи приведет к появлению обратной связи. 

Однако порог усиления перед обратной связью не одинаков для всех устройств захвата и воспроизведения звука. Давайте рассмотрим один пример.

Рупор против системы оповещения

У человека с рупором на улице часто возникают короткие вспышки обратной связи. И наоборот, певец на стадионе практически никогда не испытывает обратной связи. Несмотря на то, что они окружены громкоговорителями и уровень децибел в них гораздо выше, чем в рупоре.

Это связано с порогом обратной связи используемого звукового оборудования, который зависит от мощности усилителей и напряжения оборудования. Большее количество ампер и вольт означает большую мощность усиления и, соответственно, более высокий порог обратной связи. 

Другое сравнение - речь на свадебном приеме и концерт группы Metallica. В какой ситуации вероятность возникновения обратной связи с микрофоном выше? Если вы ответили, что в свадебной речи, то понимаете, как могут различаться уровни усиления перед обратной связью. Однако сам по себе порог обратной связи аудиооборудования не является причиной возникновения обратной связи в микрофонах.

Что вызывает обратную связь в микрофонах?

Если вы хотите избавиться от обратной связи в микрофоне, то вам необходимо знать, что является причиной обратной связи в микрофоне. Существует несколько факторов, вызывающих обратную связь в микрофоне. Я уже обсуждал порог усиления перед обратной связью, и это подводит нас к основной причине возникновения обратной связи в микрофоне.

Усиление и уровень громкости

Когда вы увеличиваете усиление, или коэффициент усиления, микрофона, вы добавляете большее количество сигнала, посылаемого на громкоговорители. Кроме того, увеличение усиления микрофона повышает его чувствительность и шумовой порог. Однако чем больше усиление микрофонного сигнала, тем выше риск возникновения обратной связи.

Аналогичным образом, увеличение громкости микрофонного канала на микшере или усилителе повышает вероятность возникновения обратной связи. Это связано с тем, что при увеличении уровня громкости микшера/усилителя на колонки подается больше микрофонного сигнала. 

То же самое справедливо и для уровня громкости громкоговорителей. Чем больше выходной сигнал из громкоговорителей, тем больше вероятность того, что микрофон уловит звук и начнет генерировать петлю обратной связи.

Расстояние между аудиовходом и аудиовыходом и их расположение

Это легче всего понять, если вспомнить, что гитаристы намеренно создают обратную связь. Они перемещают гитару по направлению к гитарному усилителю и от него, создавая циклы обратной связи. Посмотрите этот видеоролик о том, как расстояние и положение влияют на возникновение обратной связи при использовании гитары и усилителя.

Расстояние между микрофоном и громкоговорителем влияет на сигнал аналогичным образом. Однако будет разница в том, как звучит обратная связь. Именно поэтому можно использовать обратную связь "художественно" с гитарой и усилителем, но нельзя с микрофоном и громкоговорителем. 

Это опять же связано с порогом обратной связи различных компонентов. Но это также подчеркивает разницу в том, как микрофон улавливает звук, а гитарный звукосниматель - нет.

При этом 

Общее правило заключается в том, что чем больше расстояние между микрофоном и громкоговорителем, тем меньше вероятность возникновения обратной связи. Это объясняется законом обратного квадрата для звуковых волн. Он гласит, что на каждое удвоенное расстояние приходится 75% снижения интенсивности звука. 

Кроме того, одним из преимуществ расположения микрофонов и громкоговорителей на большем расстоянии друг от друга является возможность увеличения уровня усиления обоих компонентов. Помните пример с певцом на стадионе? Расстояние между колонками громкоговорителя и микрофоном достаточно велико, что позволяет снизить вероятность возникновения обратной связи с микрофоном.

Чувствительность микрофона

Тип используемого микрофона играет большую роль в возникновении обратной связи. Это связано с тем, что микрофоны могут иметь различную направленность, или "направленную чувствительность", основанную на полярной диаграмме направленности микрофона.

В результате появились такие термины, как однонаправленный, всенаправленный, двунаправленный, кардиоидный, суперкардиоидный и гиперкардиоидный. Они обозначают позиции/направления, в которых будут принимать сигнал различные типы микрофонов. Ниже приведена основная схема полярных диаграмм микрофонов.

Из диаграммы видно, что кардиоидная диаграмма направленности улавливает наименьшую направленность. 

Такие микрофоны менее "чувствительны", чем другие. Это делает их идеальными микрофонами для живых выступлений, поскольку перед микрофоном можно поставить мониторы, и звук не будет улавливаться микрофоном.

Невежливо показывать пальцем

Аналогичным образом можно понять, почему всенаправленные и двунаправленные микрофоны не используются на живых выступлениях. Вероятность того, что эти микрофоны будут улавливать звук из колонок и напольных мониторов, практически гарантирована. Ведь эти микрофоны, по сути, всегда направлены на громкоговорители.

Более того, если направить однонаправленный кардиоидный микрофон прямо на громкоговоритель или напольный монитор, то возникнет обратная связь. Именно поэтому громкоговорители располагаются по бокам и перед микрофоном. Это устраняет возможность возникновения обратной связи за счет устранения конфликта направленности и позиционирования.

Частотная характеристика микрофона

Помимо направленной чувствительности микрофона, определенную роль в возникновении обратной связи играет его "тембр". Тон - это частотная чувствительность микрофона. Некоторые микрофоны имеют высокочастотную характеристику, другие - низкочастотную. 

Высокочастотные микрофоны плохо справляются с низкочастотными звуками. А низкочастотные микрофоны не слишком хорошо справляются с высокочастотными звуками. Результатом использования неправильной частотной характеристики является большая вероятность возникновения обратной связи. 

Например, использование высокочастотного микрофона для записи кик-барабана. Кик-барабаны издают низкочастотные звуки, а значит, частотная характеристика микрофона должна работать в этом диапазоне. В противном случае, скорее всего, возникнет обратная связь. Именно поэтому динамические микрофоны являются наиболее предпочтительными для живых выступлений, поскольку они имеют широкую плоскую частотную характеристику, что снижает вероятность возникновения обратной связи.

Физическое пространство

Последний пункт в списке факторов, вызывающих обратную связь, - это место использования микрофона. Форма и размер физического пространства вносят свой вклад в акустический профиль. Если звук может отражаться от физического пространства, то вероятность возникновения обратной связи возрастает. 

Именно поэтому в студиях звукозаписи используется звукоизоляция, а концертные залы отличаются большими размерами. Кроме того, именно поэтому рок-шоу, проходящие в настоящих подвалах, часто непреднамеренно сопровождаются обратной связью. Первое уменьшает отражения звука, а второе, как правило, увеличивает их. 

Как предотвратить обратную связь с микрофоном

Теперь, когда мы знаем, почему возникает микрофонная обратная связь, мы можем рассмотреть способы ее устранения. Сделать это несложно, а способы устранения микрофонной обратной связи не требуют наличия ученой степени в области аудиотехники.

Не переходите на 11

Самый простой способ уменьшить возможности микрофонной обратной связи - снизить уровни. Именно поэтому микшерные пульты и всевозможное аудиооборудование оснащены зелеными, желтыми и красными индикаторами, которые представляют собой измеритель уровня. 

Если вы находитесь в красной зоне, звук будет мертвым. Поэтому одним из самых быстрых решений проблемы обратной связи с микрофоном является снижение уровня микрофона. Если это не помогает, отрегулируйте уровни усилителя или громкоговорителей, если они имеют питание.

Все на своих местах

Если уровень микрофона в норме, но обратная связь все равно присутствует, необходимо проверить положение и направление микрофона. Убедитесь, что микрофон не направлен на громкоговорители или напольные мониторы. 

Вы можете изменить положение микрофона или колонок, а также вспомнить закон обратного квадрата, когда будете определять, где разместить колонки для устранения обратной связи.

Также можно устранить обратную связь с микрофоном, расположив его близко к источнику звука. Это позволяет снизить уровень усиления микрофона, необходимый для улавливания источника звука. Еще одно общее правило: чем ближе микрофон к источнику звука, тем чище и четче будет сигнал. 

Используйте правильный микрофон

Это означает, что необходимо обращать внимание на порог обратной связи и направленную чувствительность используемого микрофона. Итак, определите, насколько громким является источник звука и какой частотный диапазон он занимает.

Затем можно подобрать подходящий микрофон, чтобы устранить обратную связь, оставаясь ниже порога усиления перед обратной связью. А также работать с соответствующим частотным диапазоном источника звука.

Учитывайте окружающую обстановку

Поймите, что если вы играете Heavy Metal в крошечном подвальном клубе, то, возможно, вам придется уменьшить громкость. Вам может не понравиться такой вариант, но он действительно улучшит качество музыки за счет уменьшения обратной связи с микрофоном, связанной с пространством.

Поймите физические размеры и состав материалов помещения, в котором вы используете микрофон. Возможно, потребуется добавить какие-либо звукопоглощающие материалы, например ковры или пенопластовые панели, чтобы уменьшить количество отражений звука. 

Другими словами, обязательно проведите саундчекинг перед выходом в эфир.

Технологии в помощь

Наконец, если вам нужен отличный способ устранить обратную связь от микрофона навсегда, существуют звуковые фильтры, которые могут существенно изменить ситуацию. 

Одним из лучших фильтров для устранения микрофонной обратной связи является Noise Gate. Он устанавливает уровни, при превышении которых аудиосигнал отсекается. Или "ворота закрыты". Наряду с шумовым гейтом можно использовать лимитер, который является почти тем же самым, но менее эффективным.

Также можно использовать компрессию для уменьшения высоких частот. Кроме того, всегда можно использовать обычный фильтр подавления шума или внести изменения в графический эквалайзер, особенно если у вас есть узкополосная версия, что позволит избавиться от потенциальной обратной связи.

Заключение

Надеемся, что эта статья прояснила, что такое микрофонная обратная связь и как от нее избавиться. Это распространенная проблема, с которой могут столкнуться даже самые опытные звукорежиссеры. Поэтому не удивляйтесь, если она возникнет и у вас.

Однако теперь вы должны знать, какие шаги можно предпринять, чтобы избежать обратной связи с микрофоном. Кроме того, у вас не должно возникнуть проблем с тем, как именно устранить микрофонную обратную связь, если она возникла. Это не так уж сложно, если вы понимаете основы микрофонной обратной связи.