On the left hand side you will find a sample of the original entry from the English version of Wikipedia, the free encyclopedia (see en.wikipedia.org/wiki/Audio_feedback), on the right hand side is my translation. I founded the corresponding Czech entry in the Czech version of the encyclopedia, there was no analogous Czech entry available before. As Wikipedia is an open encyclopedia that can be edited by anyone, the latest wordings of both the English and Czech entries directly at Wikipedia will probably differ from my sample here.
Audio feedback (also known as acoustic feedback, simply as feedback, or the Larsen effect) is a special kind of positive feedback which occurs when a sound loop exists between an audio input (for example, a microphone or guitar pickup) and an audio output (for example, a loudspeaker). In this example, a signal received by the microphone is amplified and passed out of the loudspeaker. The sound from the loudspeaker can then be received by the microphone again, amplified further, and then passed out through the loudspeaker again. The frequency of the resulting sound is determined by resonance frequencies in the microphone, amplifier, and loudspeaker, the acoustics of the room, the directional pick-up and emission patterns of the microphone and loudspeaker, and the distance between them. For small PA systems the sound is readily recognized as a loud squeal or screech.
Akustická zpětná vazba (též zvuková zpětná vazba, nebo jen zpětná vazba, nebo také Larsenův efekt) je zvláštní druh kladné zpětné vazby, ke kterému dochází, pokud existuje zvuková smyčka mezi zvukovým vstupem (například mikrofonem nebo kytarovým snímačem) a zvukovým výstupem (například reproduktorem). V našem příkladě je signál zachycený mikrofonem zesílen a vyzářen reproduktorem. Signál z reproduktoru může být znovu zachycen mikrofonem, dále zesílen, a znovu vyzářen reproduktorem. Frekvence výsledného zvuku je určena rezonančními frekvencemi mikrofonu, zesilovače a reproduktoru, akustickými vlastnostmi prostoru, směrovými snímacími a vyzařovacími charakteristikami mikrofonu a reproduktoru, a vzdáleností mezi nimi. U malých ozvučovacích systémů se tento zvuk projevuje známým hlasitým pískáním nebo hvízdáním.
The principles of audio feedback were first discovered by Danish scientist Søren Absalon Larsen.
Principy akustické zpětné vazby objevil jako první dánský vědec Søren Absalon Larsen.
The conditions for feedback follow the Barkhausen stability criterion, namely that, with sufficiently high gain, a stable oscillation can (and usually will) occur in a feedback loop whose frequency is such that the phase delay is an integer multiple of 360 degrees and the gain at that frequency is equal to 1. If the gain is increased until it is greater than 1 for some frequency, then it will be equal to 1 at a nearby frequency, and the system will start to oscillate at that frequency at the merest input excitation, that is to say: sound will be produced without anyone actually playing. This is the principle upon which electronic oscillators are based; although in that case the feedback loop is purely electronic, the principle is the same. If the gain is large, but slightly less than 1, then high-pitched slowly decaying feedback tones will be created, but only with some input sound.
Podmínky pro zpětnou vazbu vyplývají z Barkhausenova kritéria stability, které říká, že při dostatečně vysokém zisku může dojít (a obvykle dojde) ke stabilní oscilaci ve zpětnovazební smyčce, jejíž frekvence je taková, že fázové zpoždění je celočíselný násobek 360 stupňů a zisk na této frekvenci je roven 1. Pokud se zisk na nějaké frekvenci zvýší na hodnotu vyšší než 1, pak bude roven jedné na nějaké blízké frekvenci, a systém začne oscilovat na této frekvenci i při minimálním vybuzení na vstupu; jinými slovy, bude produkován zvuk, aniž by někdo hrál. Toto je princip, na kterém fungují elektronické oscilátory, a i když je v jejich případě zpětnovazební smyčka čistě elektronická, princip zůstává stejný. Pokud je zisk vysoký, ale o něco nižší než 1, budou výsledkem vysoké, pomalu doznívající zpětnovazební tóny, ale jen v případě, že je přítomen nějaký zvuk na vstupu.
Early academic work on acoustical feedback was done by Dr. C. Paul Boner. Boner reasoned that when feedback happened, it did so at one precise frequency. He also reasoned that it could be stopped by inserting a very narrow notch filter at that frequency in the loudspeaker's signal chain. He worked with Gifford White, founder of White Instruments to hand craft notch filters for specific feedback frequencies in specific rooms. Boner was responsible for establishing basic theories of acoustic feedback, room-ring modes, and room-sound system equalizing techniques.
První vědecké práce o akustické zpětné vazbě prováděl Dr. C. Paul Boner. Boner došel k závěru, že pokud nastane zpětná vazba, děje se tak na jedné konkrétní frekvenci. Také dospěl k závěru, že zpětná vazba může být potlačena vložením velmi úzké pásmové zádrže pro tuto frekvenci do signálového řetězce reproduktoru. Spolu s Giffordem Whitem, zakladatelem společnosti White Instruments, pracoval na ruční výrobě úzkopásmových zádrží pro konkrétní zpětnovazební frekvence konkrétních prostorů. Boner byl zodpovědný za stanovení základních teorií o zvukové zpětné vazbě a o projevech pískání a technikách ekvalizace zvukových systémů v uzavřených prostorech.
To keep the maximal loop gain under 1, the amount of sound energy that is fed back to the microphones has to be as small as possible. As sound pressure falls off with 1/r with respect to the distance r in free space or up to a distance known as reverberation distance in closed spaces (and the energy density with 1/r²), it is important to keep the microphones at a large enough distance from the speaker systems.
Pro udržení maximálního zisku smyčky pod hodnotou 1 musí být množství zvukové energie dodávané zpět do mikrofonů co nejmenší. Protože akustický tlak klesá s 1/r vzhledem ke vzdálenosti r ve volném prostoru, nebo až ke vzdálenosti označované jako dozvuková vzdálenost v uzavřeném prostoru (a hustota energie klesá s 1/r²), je důležité umístit mikrofony v dostatečně velké vzdálenosti od reproduktorových systémů.
Additionally, the loudspeakers and microphones should have non-uniform directivity and should stay out of the maximum sensitivity of each other, ideally at a direction of cancellation. Public address speakers often achieve directivity in the mid and treble region (and good efficiency) via horn systems. Sometimes the woofers have a cardioid characteristic.
Reproduktory a mikrofony by navíc měly mít neuniformní směrovost a měly by být vzájemně umístěny mimo své oblasti maximální citlivosti, nejlépe ve směru potlačení. Reproduktory malých ozvučovacích systémů dosahují často směrovosti v oblasti středů a výšek (a také dobré účinnosti) pomocí systémů s trychtýřovým zvukovodem. Basové reproduktory mívají kardioidní charakteristiku.
Professional setups circumvent feedback by placing the main speakers a far distance from the band or artist, and then having several smaller speakers known as monitors pointing back at each band member, but in the opposite direction to that in which the microphones are pointing. This allows independent control of the sound pressure levels for the audience and the performers.
Profesionální sestavy předcházejí zpětné vazbě umístěním hlavních reproduktorů ve velké vzdálenosti od kapely nebo umělce. Navíc používají několik menších reproduktorů, označovaných jako monitory, které jsou nasměrovány na jednotlivé členy kapely a hrají opačným směrem, než ze kterého snímají mikrofony. To umožňuje nezávislé nastavení úrovní akustického tlaku pro publikum a pro účinkující.
If monitors are oriented at 180 degrees to the microphones that are their sources, the microphones should have a cardioid pickup pattern. Super- or hypercardioid patterns are suitable if the monitor speakers are located at a different angle on the back side of the microphones, they also better cancel reverberations coming from elsewhere. Almost all microphones for sound reinforcement are directional.
Pokud jsou monitory orientovány v úhlu 180 stupňů k mikrofonům, které jsou jejich zdrojem, měly by mít tyto mikrofony kardioidní snímací charakteristiku. Pokud jsou reproduktory monitorů umístěny za mikrofony pod jiným úhlem, jsou vhodné superkardioidní a hyperkardioidní charakteristiky, které navíc lépe potlačí dozvuky přicházející z jiných směrů. Téměř všechny mikrofony pro ozvučovací systémy jsou směrové.
Almost always, the natural frequency responses of sound reinforcement systems is not ideally flat. This leads to acoustical feedback at the frequency with the highest loop gain, which may be much higher than the average gain over all frequencies (resonance). It is therefore helpful to apply some form of equalization to reduce the gain of this frequency.
Skutečná frekveční charakteristika ozvučovacího systému není téměř nikdy ideálně rovná. To vede k akustické zpětné vazbě na frekvenci s největším ziskem smyčky, který může být mnohem vyšší než průměrný zisk v celém frekvenčním rozsahu (rezonance). Je tedy potřeba použít nějakou formu ekvalizace ke snížení zisku na této frekvenci.
Feedback can be reduced manually by "ringing out" a microphone. The sound engineer can increase the level of a microphone or guitar pickup until feedback occurs. The engineer can then turn down frequency on a band equalizer preventing feedback at that pitch but allowing maximum volume. Professional sound engineers can "ring out" microphones and pick-ups by ear but some use a real time analyzer connected to a microphone to show the ringing frequency.
Zpětná vazba může být ručně omezena "vypískáním" mikrofonu. Zvukový technik může zvyšovat úroveň mikrofonu nebo kytarového snímače, dokud nedojde ke zpětné vazbě. Poté může technik potlačit příslušnou frekvenci na pásmovém ekvalizéru a tím předejít zpětné vazbě na tomto tónu, ale přitom zachovat maximální hlasitost. Profesionální zvukoví technici dokáží "vypískávat" mikrofony a snímače podle sluchu, někteří navíc používají k zobrazení pískajících frekvencí i zvukový analyzér se zobrazením v reálném čase, připojený k mikrofonu.
To avoid feedback, automatic anti-feedback devices can be used. (In the marketplace these go by the name "feedback destroyer" or "feedback eliminator".) Some of these work by shifting the frequency slightly, resulting in a "chirp"-sound instead of a howling sound due to the upshifting the frequency of the feedback. Other devices use sharp notch-filters to filter out offending frequencies. Adaptive algorithms are often used to automatically tune these notch filters.
Chceme-li předejít zpětné vazbě, je možné použít také automatická zařízení k potlačení zpětné vazby. (Na trhu je lze nalézt pod názvy jako "feedback destroyer" nebo "feedback eliminator".) Některé z nich využívají malého frekvenčího posuvu, a v důsledku posunutí frekvence zpětné vazby pak vzniká "cvrlikavý" zvuk namísto běžného pískání. Jiná zařízení využívají ostré úzkopásmové zádrže k odfiltrování problémových frekvencí. K naladění těchto úzkopásmových zádrží se často používají adaptivní algoritmy.
