Аудиообратная связь (также известная как акустическая обратная связь , просто как обратная связь ) — это ситуация положительной обратной связи , которая может возникнуть, когда между аудиовыходом (например, громкоговорителем ) и его аудиовходом (например, микрофоном или звукоснимателем гитары ) существует акустический путь. В этом примере сигнал, принимаемый микрофоном , усиливается и передается из громкоговорителя. Затем звук из громкоговорителя может быть снова принят микрофоном, усилен еще больше, а затем снова передан через громкоговоритель. Частота результирующего воя определяется резонансными частотами в микрофоне, усилителе и громкоговорителе, акустикой помещения, направленными диаграммами захвата и излучения микрофона и громкоговорителя, а также расстоянием между ними. Принципы аудиообратной связи были впервые обнаружены датским ученым Сёреном Абсалоном Ларсеном , поэтому он также известен как эффект Ларсена .
Обратная связь почти всегда считается нежелательной, когда она возникает у певца или оратора на мероприятии с использованием системы звукоусиления или PA-системы . Звукорежиссеры обычно используют направленные микрофоны с кардиоидной диаграммой направленности и различные электронные устройства, такие как эквалайзеры и, с 1990-х годов, автоматические подавители обратной связи , чтобы предотвратить обратную связь, которая отвлекает аудиторию от мероприятия и может повредить оборудование или слух .
Начиная с 1960-х годов электрогитаристы в рок- группах, использующие громкие гитарные усилители , акустические кабинеты и эффекты искажения , намеренно создавали гитарную обратную связь для создания различных звуков, включая длинные устойчивые тона, которые невозможно получить с помощью стандартных приемов игры. Звук гитарной обратной связи считается желательным музыкальным эффектом в тяжелой музыке , хардкор-панке и гранже . Джими Хендрикс был новатором в намеренном использовании гитарной обратной связи в своих гитарных соло для создания уникальных музыкальных звуков.
Условия для обратной связи следуют критерию устойчивости Баркгаузена , а именно, что при достаточно высоком усилении устойчивое колебание может (и обычно будет) происходить в контуре обратной связи, частота которого такова, что задержка фазы является целым кратным 360 градусов , а усиление на этой частоте равно 1. Если усиление слабого сигнала больше 1 для некоторой частоты, то система начнет колебаться на этой частоте, потому что шум на этой частоте будет усиливаться. Звук будет воспроизводиться без того, чтобы кто-либо фактически играл. Уровень звука будет увеличиваться до тех пор, пока выход не начнет ограничиваться , уменьшая усиление контура точно до единицы. Это принцип, на котором основаны электронные осцилляторы ; в этом случае, хотя контур обратной связи является чисто электронным, принцип тот же. Если усиление велико, но немного меньше 1, то будет введен звон , но только тогда, когда по крайней мере какой-то входной звук уже посылается через систему.
Ранние академические работы по акустической обратной связи были выполнены доктором К. Полом Бонером. [2] [3] Бонер был ответственным за создание основных теорий акустической обратной связи, режимов кольцевой связи в помещении и методов выравнивания систем комнатного звука. Бонер рассуждал, что когда обратная связь случалась, она происходила на одной точной частоте. Он также рассуждал, что ее можно остановить, вставив очень узкий режекторный фильтр на этой частоте в цепь сигнала громкоговорителя . [4] Он работал с Гиффордом Уайтом, основателем White Instruments, над созданием вручную режекторных фильтров для определенных частот обратной связи в определенных помещениях. [5]
Чтобы максимизировать усиление до обратной связи , количество звуковой энергии, которая возвращается к микрофонам, должно быть уменьшено настолько, насколько это практически возможно. Поскольку звуковое давление падает с 1/r по отношению к расстоянию r в свободном пространстве или до расстояния, известного как расстояние реверберации в закрытых помещениях (и плотность энергии с 1/r²), важно держать микрофоны на достаточно большом расстоянии от акустических систем. Кроме того, микрофоны не следует располагать перед динамиками, а лиц, использующих микрофоны, следует попросить не направлять микрофон на корпуса динамиков.
Кроме того, громкоговорители и микрофоны должны иметь неравномерную направленность и должны находиться вне максимальной чувствительности друг друга, в идеале в направлении погашения. Громкоговорители для публичных выступлений часто достигают направленности в области средних и высоких частот (и хорошей эффективности ) с помощью рупорных систем. Иногда низкочастотные динамики имеют кардиоидную характеристику.
Профессиональные установки обходят обратную связь, размещая основные динамики вдали от группы или артиста, а затем направляя несколько меньших динамиков, известных как мониторы, назад на каждого участника группы, но в противоположном направлении от того, в котором направлены микрофоны, используя преимущества микрофонов с кардиоидной диаграммой направленности , которые распространены в приложениях звукоусиления. Такая конфигурация уменьшает возможности для обратной связи и позволяет независимо контролировать уровни звукового давления для зрителей и исполнителей.
Почти всегда естественная частотная характеристика систем звукоусиления не идеально плоская, поскольку это приводит к акустической обратной связи на частоте с самым высоким коэффициентом усиления контура, что может быть резонансом с коэффициентом усиления , намного превышающим средний коэффициент усиления по всем частотам. Поэтому полезно применять некоторую форму эквализации , чтобы уменьшить коэффициент усиления на этой частоте.
Обратную связь можно уменьшить вручную, прозвонив звуковую систему перед выступлением. Звукорежиссер может увеличить уровень микрофона до тех пор, пока не возникнет обратная связь. Затем звукорежиссер может ослабить соответствующую частоту на эквалайзере, предотвращая обратную связь на этой частоте, но позволяя достаточную громкость на других частотах. Многие профессиональные звукорежиссеры могут определять частоты обратной связи на слух, но другие используют анализатор в реальном времени для определения частоты звона.
Чтобы избежать обратной связи, можно использовать автоматический подавитель обратной связи . Некоторые из них работают, слегка сдвигая частоту, и это повышение приводит к чириканью вместо воющего звука неадресованной обратной связи. Другие устройства используют острые режекторные фильтры для фильтрации недопустимых частот. Адаптивные алгоритмы часто используются для автоматической настройки этих режекторных фильтров.
Для намеренного создания обратной связи электрогитаристу нужен гитарный усилитель с очень высоким коэффициентом усиления (усилением) или гитара, поднесенная к динамику. Затем гитарист позволяет струнам свободно вибрировать и подносит гитару близко к динамику гитарного усилителя. Использование блоков эффектов искажения добавляет дополнительное усиление и облегчает создание намеренной обратной связи.
Преднамеренное использование акустической обратной связи было впервые применено блюзовыми и рок-н-ролльными гитаристами, такими как Вилли Джонсон , Джонни Уотсон и Линк Рэй . По словам Ричи Унтербергера из AllMusic , самым первым использованием обратной связи на коммерческой рок-записи было введение в песню « I Feel Fine » группы Beatles , записанную в 1964 году. [6] Джей Ходжсон соглашается, что эта обратная связь, созданная Джоном Ленноном, прислонившим полуакустическую гитару к усилителю, была первым хитом, попавшим на вершину чартов, продемонстрировавшим искажение обратной связи. [1] : 120–121 Хиты The Who 1965 года « Any, Anyhow, Anywhere » и « My Generation » включали манипуляцию обратной связью Пита Таунсенда , с расширенным соло в первом и встряхиванием его гитары перед усилителем для создания пульсирующего шума во втором. В песне " Fried Hockey Boogie " группы Canned Heat также присутствовала гитарная обратная связь, созданная Генри Вестином во время его соло, чтобы создать сильно усиленный искаженный стиль обратной связи в стиле буги. В 1963 году подросток Брайан Мэй и его отец изготовили на заказ его фирменную гитару Red Special , которая была специально разработана для обратной связи. [7] [8]
Обратная связь широко использовалась после 1965 года Monks , [9] Jefferson Airplane , Velvet Underground и Grateful Dead , которые включали во многие свои живые выступления сегмент под названием Feedback , импровизацию, основанную на обратной связи, продолжительностью в несколько минут. С тех пор обратная связь стала яркой характеристикой рок-музыки, поскольку такие электрогитаристы , как Джефф Бек , Пит Таунсенд, Дэйв Дэвис , Стив Марриотт и Джими Хендрикс, намеренно вызывали обратную связь, держа свои гитары близко к динамику усилителя . Пример обратной связи можно услышать во время исполнения Хендриксом песни «Can You See Me?» на Монтерейском поп-фестивале . Всё гитарное соло было создано с использованием обратной связи усилителя. [10] Джазовый гитарист Габор Сабо был одним из первых джазовых музыкантов, использовавших контролируемую обратную связь в своей музыке, что заметно по его живому альбому The Sorcerer (1967). Метод Сабо включал использование акустической гитары с плоской верхней декой и магнитным звукоснимателем. [11] Лу Рид создал свой альбом Metal Machine Music (1975) полностью из циклов обратной связи, воспроизводимых на разных скоростях.
Помимо «I Feel Fine», отзывы использовались во вступлении к таким песням, как « Foxy Lady » Джими Хендрикса , « It's All Too Much » The Beatles , « Crosstown Traffic » Хендрикса , « Little Wonder » Дэвида Боуи , «New York City Cops» The Strokes , «Fair» Бена Фолдса Пятого , «Road to Recovery» Midnight Juggernauts , «Radio Friendly Unit Shifter» Nirvana , «Tumbledown» и « Catchfire » Jesus and Mary Chain , « Waterfall » The Stone Roses , «Tahitian Moon» Porno for Pyros , « Stinkfist » Tool и «Prayer For Rain» The Cure . [1] : 121–122 Примеры обратной связи в сочетании с быстрым повышением громкости, используемым в качестве перехода, включают в себя « My Name Is Jonas » и « Say It Ain't So » группы Weezer ; « Reptilia », «New York City Cops» и « Juicebox » группы The Strokes ; « As I Am » группы Dream Theater ; а также многочисленные треки Meshuggah и Tool. [1] : 122–123
Какофонические затухания обратной связи, завершающие песню, чаще всего используются для создания, а не для снятия напряжения, часто также с перекрестным затуханием после тематического и музыкального релиза. Примерами служат ремикс Modwheelmood на песню Nine Inch Nail "The Great Destroyer"; и Jesus and Mary Chain "Teenage Lust", "Tumbledown", " Catchfire ", "Sundown" и "Frequency". [1] : 123
Хотя замкнутая обратная связь была заметной чертой во многих ранних экспериментальных электронных музыкальных композициях, преднамеренная акустическая обратная связь как звуковой материал приобрела большую известность с такими композициями, как Variations II Джона Кейджа ( 1961) в исполнении Дэвида Тюдора и The Wolfman (1964) Роберта Эшли . Стив Райх широко использует звуковую обратную связь в своей работе Pendulum Music (1968), размахивая серией микрофонов вперед и назад перед соответствующими им усилителями. [12] : 88 Хью Дэвис [12] : 84 и Элвин Люсье [12] : 91 оба используют обратную связь в своих работах. Роланд Кайн основал большую часть своего композиционного творчества, которое он назвал « кибернетической музыкой», на аудиосистемах, включающих обратную связь. [13] [14] Более поздние примеры можно найти в работах, например, Лары Станич, [12] : 163 Пола Краенена, [12] : 159 Энн Уэллмер, [12] : 93 Адама Басанты , [15] Лесли Фланиган, [16] Рональда Бурсена [17] и Эрфана Абди. [18]
Мелодии с заданной высотой звука могут быть созданы полностью из обратной связи путем изменения угла между гитарой и усилителем после установления петли обратной связи. Примерами служат « Jambi » Tool , гитара Роберта Фриппа в « Heroes » Дэвида Боуи (альбомная версия) и « Third Stone from the Sun » Джими Хендрикса и его живое исполнение « Wild Thing » на Монтерейском поп-фестивале . [1] : 119
О работе Фриппа над «Героями»:
Фрипп [стоял] в нужном месте, громкость была на нужном уровне, и получал обратную связь... В те дни у Фриппа была техника, при которой он измерял расстояние между гитарой и динамиком, где каждая нота давала обратную связь. Например, нота «ля» давала обратную связь примерно в четырех футах от динамика, тогда как нота «соль» давала обратную связь примерно в трех с половиной футах от него. У него была полоска, которую они клали на пол, и когда он играл ноту «фа-диез», он вставал на точку «фа-диез» полоски, и «фа-диез» давал обратную связь лучше. Он действительно проработал это до тонкого научного уровня, и мы играли это на потрясающем уровне в студии.
— Тони Висконти [19] [1] : 119
Аудио-обратная связь стала характерной чертой многих андеграундных рок-групп в 1980-х годах. Американские нойз-рокеры Sonic Youth соединили традицию рок-обратной связи с композиционным и классическим подходом (в частности, сделав кавер на "Pendulum Music" Райха), а группа гитариста/продюсера Стива Альбини Big Black также использовала контролируемую обратную связь в составе своих песен. С альтернативным рок- движением 1990-х годов обратная связь снова стала популярной благодаря внезапно ставшим мейнстримовыми группам, таким как Nirvana , Red Hot Chili Peppers , Rage Against the Machine и Smashing Pumpkins . Использование метода "безвходового микшера" для генерации звука путем подачи сигнала с микшерного пульта обратно в себя было принято в экспериментальной электронной и шумовой музыке такими исполнителями, как Тошимару Накамура . [20]
Принцип обратной связи используется во многих устройствах для сустейна гитары. Примерами служат портативные устройства, такие как EBow , встроенные гитарные звукосниматели, которые увеличивают звуковой сустейн инструмента, и звуковые преобразователи, установленные на головке гитары. Предполагаемая замкнутая обратная связь также может быть создана блоком эффектов , таким как педаль задержки или эффект, возвращаемый в микшерный пульт . Обратная связь может контролироваться с помощью фейдера для определения уровня громкости. Boss DF-2 Super Feedbacker and Distortion pedal — это электронный блок эффектов, который помогает электрогитаристам создавать эффекты обратной связи. [21] Halldorophone — это электроакустический струнный инструмент, специально созданный для работы с обратной связью на основе струн. [ 22]
