基于小波分析的声频系统声反馈探测与抑制技术研究

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啸叫在扩音现场很常见,特别是当麦克风的灵敏度较高、系统的扩音增益较大时,这种现象更加明显。啸叫的危害非常大,表现为以下三点:第一,中断演讲,令听者和说者均不舒服;第二,影响功放系统性能的发挥,调音师为避免啸叫而不敢将音量调至最大;第三,损坏音响设备,啸叫的瞬间功率远超出扩音系统可承受的范围,将会对设备和人耳造成不可逆转的损伤。正是由于啸叫如此普遍,危害如此严重性,音频工作者在这方面投入很多精力,深入研究,并取得许多成果。传统的方法是对声场建立数学模型进行研究,但是声场并不是不变的,声场中的物体包括人的运动都会造成原有声场模型的变化,所以这种方法工程应用价值不高。随着电子技术的发展,科学家们试图以改变声音本身的特性来抑制啸叫,工程实践表明这种思路容易实现,成本相对较低,因而衍生出很多抑制啸叫的方法,比较典型的有:移频法、使用陷波器法、自动均衡法等。这些方法在一定程度上抑制啸叫,它们各有优缺点,应用的场合也不尽相同。比如移频法适合用在对音质要求不高的场合,而后两者成本较高,对调音师的技术要求也较高。综合上述分析,本研究的最终目标是研究出一种通用的、声音表达失真度小、系统响应迅速,同时能控制成本保证大规模推广的啸叫抑制方案。基于小波在机械故障诊断和数字音频压缩方面的成功应用经验,作者将小波分析算法应用于啸叫信号的探测,结合心理声学掩蔽作用消除啸叫,声音的失真度小,易于实现。该算法的核心思想是使用小波包对采样到的音频信号进行子带分割,并对分割得到的子带进行局部能量估算,以子带能量占帧能量的百分比设定阈值并作为啸叫判定条件,并以反相消除法将啸叫抑制。实验和仿真结果证明这种算法可行,并在抑制啸叫方面有优异的表现。
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