Page 24 - 《应用声学》2025年第3期

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该方法通过扩声系统开环传递函数得到最高可用
0 引言
增益和啸叫频点，并结合测点位置处房间传递函数
在会议室、教室等环境下，为了克服距离增加 的测量来计算传声增益，避免了现行方法存在的问
题，最后在实验中对准确性进行验证。
所带来的声能量衰减，人们常使用扩声系统放大原
本的声信号。在扩声系统的设计、调试和鉴定中，通
1 声学系统建模
常采用传声增益来衡量扩声系统的扩声能力。传
声增益是扩声系统在最高可用增益时，厅堂内各测 如图1所示，假设在一个实际的声学环境，被测
量点稳态声压级平均值与扩声系统传声器处稳态 扩声系统扬声器与传声器之间的声音信息的传播
声压级的差值 [1] 。其中，最高可用增益是扩声系统 可以分成三个部分：直达声、早期反射声和混响声。
在所属厅堂内产生声反馈临界状态时的增益减去 其中，直达声主要受到扬声器和传声器空间位置和
6 dB ，其取值受到声反馈现象的约束。而声反馈 扬声器指向性的影响，而早期反射声和混响声还受
[1]
现象指当系统前向增益过高时，扬声器与传声器之 到建筑声学的影响。扩声系统传声器接收的声信号
间形成的声学闭合回路会形成正反馈，严重时会产 可以表示为
生危害极大的啸叫现象。传声增益作为系统扩声能
Y (ω) = V (ω) + D (ω) + E (ω) + N (ω) , (1)
力的核心指标，在扩声系统设计规范中有明确的定
量指标要求 [2] 。 其中，Y (ω)为传声器接收声信号的频域形式，V (ω)
目前，传声增益指标通常由现场测量声压级后 为被扩声对象到系统传声器的信号，D(ω)为的扬声
取差值得到 [1] ，测量时需将扩声系统调节至最高可 器声音到系统传声器直接路径的信号，E(ω)为扬声
用增益，通过测量声源持续播放粉红噪声信号并逐 器声音到系统传声器反射路径的信号，N(ω) 为随
点测量厅堂内各测量点和扩声系统传声器处的稳 机噪声。
态声压级。而在扩声系统的调试实践中，这一方法
存在两个问题：其一，在系统需要进行啸叫抑制等软 ຉ־ܦ
件算法调试的情况下，每次调试后都需要重复进行 ொరԦ࠱ܦ
整个测量过程，总时间长且操作繁琐；其二，测量需 ٪ܦ
要将扩声系统调节到最高可用增益，啸叫现象的出
现不可避免，且测量需要在该状态下播放粉红噪声 ᜂ฾ੱܦጇፒ ᄰ᣺ܦ
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信号，扩声系统放大后的噪声响度过大，会造成测试
人员及周边人员生理不适，这一问题在大型厅堂的 ᜂ฾ੱܦጇፒ ᜂੱܦࠫ៶
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测量中尤其严重。 ܦ ូ
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为了避免上述问题，需要考虑搭建声反馈模型 Ҫ Լ
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的仿真平台，并通过模型仿真出扩声系统的最高
可用增益状态，再进行传声增益的计算。1964 年， 图 1 扩声系统扬声器到传声器的传播
Nyquist [3] 提出了声反馈循环产生啸叫现象的条件 Fig. 1 Propagation from loudspeaker to micro-
并建立了声反馈模型，国内外的研究者也提出了 phone of a sound reinforcement system
多种方法来控制声学反馈 [4−5] 。但是，目前有关声
本文的讨论基于传递函数测量所建立的线性
反馈模型的研究主要集中于啸叫抑制算法带来的
时不变系统模型，忽略噪声带来的影响。此时扩声
系统增益提升程度，使用附加稳定增益值 (Added
系统传声器接收的声信号可以表示为
stable gain, ASG) 对算法仿真效果进行评估 [6−8] 。
而一些相关研究中，其ASG仿真和实测结果之间存 Y (ω) = V (ω) + U(ω) · F(ω), (2)
在较大误差 [9−10] 。上述基于声反馈模型的研究均 其中，U(ω) 为扬声器输出声信号的频域形式，F(ω)
忽略了实际应用中对传声增益指标计算的需求，且 为扩声系统扬声器和传声器之间的声学传递函数。
缺少精确实测数据做支撑。 声学传递函数包含了直达声、早期反射声和混响
本文基于准确性和实际应用需求，提出了一种 声信息，可以有效地反映声信号在声反馈循环中
基于传递函数测量的扩声系统传声增益计算方法。 经历的滤波过程。因此，可以基于传递函数的测量