Khắc phục tiếng hú trong hệ thống tăng âm: Luận văn thạc sĩ HCMUTE

Luận văn thạc sĩ phân tích hcmute khắc phục tiếng hú trong hệ thống tăng âm, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Phạm Sơn Hà
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Khắc Phục Tiếng Hú Trong Hệ Thống Tăng Âm
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ
• 1.1. Nguyên nhân phát sinh tiếng hú trong hệ thống tăng âm
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2
• 2.1. Mô hình hệ thống có phản hồi âm
• 2.2. Các phương pháp khắc phục hiệu ứng Larsen
• 2.2.1. Phương pháp biến điệu pha
• 2.2.1.1. Biến điệu pha tuần hoàn
• 2.2.1.2. Biến điệu tần số tuần hoàn
• 2.2.1.3. Dịch chuyển tần số
• 2.2.2. Bộ lọc thích nghi
• 2.2.2.1. Bộ lọc LMS
• 2.2.2.2. Bộ lọc RLS
• 3. CHƯƠNG 3: NGĂN CHẶN HIỆU ỨNG LARSEN SỬ DỤNG NHÓM PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐIỆU PHA
• 3.1. Khảo sát đặc tính của hiệu ứng Larsen
• 3.2. Sử dụng phương pháp biến điệu pha tuần hoàn
• 3.3. Sử dụng phương pháp biến điệu tần số tuần hoàn
• 3.4. Phương pháp dịch chuyển tần số
• 3.5. Ưu điểm và hạn chế của nhóm phương pháp biến điệu pha
• 4. CHƯƠNG 4: NGĂN CHẶN HIỆU ỨNG LARSEN SỬ DỤNG CÁC BỘ LỌC THÍCH NGHI
• 4.1. Ngăn chặn hiệu ứng Larsen sử dụng bộ lọc LMS
• 4.2. Ngăn chặn hiệu ứng Larsen sử dụng bộ lọc RLS
• 4.3. Ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng bộ lọc thích nghi
• 4.4. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về tiếng hú trong hệ thống tăng âm

Tiếng hú trong hệ thống tăng âm là một hiện tượng phổ biến, thường xảy ra khi có sự phản hồi âm thanh từ loa trở lại micro. Hiện tượng này, được gọi là hiệu ứng Larsen, không chỉ làm giảm chất lượng âm thanh mà còn gây khó chịu cho người nghe. Nghiên cứu về tiếng hú đã được thực hiện trong nhiều thập kỷ qua, với nhiều phương pháp khắc phục được đề xuất. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và khuyết điểm riêng. Việc hiểu rõ nguyên nhân phát sinh tiếng hú là rất quan trọng để tìm ra giải pháp hiệu quả nhất.

1.1 Nguyên nhân phát sinh tiếng hú

Tiếng hú trong hệ thống tăng âm thường xảy ra do hiện tượng phản hồi âm học. Khi micro thu lại âm thanh phát ra từ loa, âm thanh này được khuếch đại và phát ra lại, tạo ra vòng lặp phản hồi. Hiện tượng này có thể xảy ra do nhiều yếu tố như vị trí của micro và loa, cũng như đặc tính của không gian âm học. Các yếu tố này cần được phân tích kỹ lưỡng để tìm ra cách khắc phục hiệu quả.

1.2 Các phương pháp khắc phục tiếng hú

Nhiều phương pháp đã được nghiên cứu để khắc phục tiếng hú, bao gồm biến điệu pha và sử dụng bộ lọc thích nghi. Các phương pháp này có thể giúp giảm thiểu hiện tượng phản hồi âm học. Tuy nhiên, việc áp dụng các phương pháp này cần phải được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo không làm giảm chất lượng âm thanh tổng thể. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp còn phụ thuộc vào từng tình huống cụ thể.

II. Phân tích hiệu ứng Larsen

Hiệu ứng Larsen là một trong những vấn đề nghiêm trọng trong hệ thống tăng âm. Hiện tượng này xảy ra khi âm thanh từ loa được micro thu lại và khuếch đại, tạo ra một vòng lặp phản hồi. Để hiểu rõ hơn về hiệu ứng này, cần phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh của nó. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng âm thanh mà còn nâng cao trải nghiệm của người nghe.

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng Larsen

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng Larsen, bao gồm vị trí của micro và loa, cũng như đặc tính của không gian âm học. Việc thiết kế hệ thống âm thanh cần phải tính toán kỹ lưỡng để tránh hiện tượng phản hồi âm học. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh vị trí và hướng của micro có thể giúp giảm thiểu tiếng hú một cách hiệu quả.

2.2 Đánh giá các phương pháp khắc phục

Các phương pháp khắc phục tiếng hú như biến điệu pha và bộ lọc thích nghi đã được áp dụng rộng rãi. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Việc đánh giá hiệu quả của từng phương pháp là cần thiết để tìm ra giải pháp tối ưu cho từng tình huống cụ thể. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc cải thiện chất lượng âm thanh trong các hệ thống tăng âm.

III. Giải pháp âm thanh cho hệ thống tăng âm tại HCMUTE

Để khắc phục tiếng hú trong hệ thống tăng âm tại HCMUTE, cần áp dụng các giải pháp âm thanh hiệu quả. Việc sử dụng phần mềm xử lý tín hiệu như Matlab có thể giúp mô phỏng và phân tích các phương pháp khắc phục. Các giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu tiếng hú mà còn nâng cao chất lượng âm thanh tổng thể của hệ thống.

3.1 Tuning âm thanh

Tuning âm thanh là một trong những giải pháp quan trọng để khắc phục tiếng hú. Việc điều chỉnh các thông số âm thanh như tần số và độ lợi có thể giúp giảm thiểu hiện tượng phản hồi âm học. Các kỹ thuật tuning cần được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo không làm giảm chất lượng âm thanh.

3.2 Thiết bị âm thanh

Việc lựa chọn thiết bị âm thanh phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc khắc phục tiếng hú. Các thiết bị như micro và loa cần được thiết kế để giảm thiểu hiện tượng phản hồi âm học. Sử dụng các thiết bị âm thanh chất lượng cao có thể giúp nâng cao chất lượng âm thanh và giảm thiểu tiếng hú trong hệ thống.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống tăng âm đóng vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực như hội họp, giảng dạy, biểu diễn nghệ thuật và truyền thông. Theo ước tính, hàng triệu hệ thống tăng âm được sử dụng trên toàn cầu, góp phần nâng cao chất lượng âm thanh và trải nghiệm người nghe. Tuy nhiên, một vấn đề phổ biến và gây khó chịu là hiện tượng tiếng hú (hiệu ứng Larsen) xuất hiện khi âm thanh phản hồi từ loa quay trở lại micro, tạo thành vòng lặp cộng hưởng. Hiệu ứng này làm giảm chất lượng âm thanh, gây khó chịu và ảnh hưởng đến hiệu quả truyền đạt thông tin.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích bản chất hiệu ứng Larsen và đánh giá các phương pháp khắc phục tiếng hú trong hệ thống tăng âm, nhằm tìm ra giải pháp tối ưu với chi phí thấp và hiệu quả cao. Nghiên cứu tập trung vào các phương pháp biến điệu pha và sử dụng bộ lọc thích nghi, được thực hiện trong môi trường thực nghiệm tại các phòng học, hội trường và phòng họp với các công suất hệ thống tăng âm từ 10W đến 2000W. Thời gian thu thập dữ liệu kéo dài 20 giây cho mỗi thực nghiệm, với tần số lấy mẫu 8 kHz.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng âm thanh, giảm thiểu tiếng hú, từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng trong các hệ thống âm thanh công cộng và chuyên nghiệp. Các kết quả nghiên cứu cũng góp phần phát triển các giải pháp xử lý tín hiệu số trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử, đặc biệt trong xử lý âm thanh và truyền thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai nhóm lý thuyết chính để phân tích và xử lý hiệu ứng Larsen:

1. Hiệu ứng Larsen (Phản hồi âm học): Hiệu ứng này xảy ra khi âm thanh từ loa được micro thu lại, khuếch đại và phát ra, tạo thành vòng lặp cộng hưởng. Hệ số hồi tiếp β được xác định bởi công suất khuếch đại k, hệ số phương hướng của loa DS, micro DM và khoảng cách r giữa micro và loa theo công thức:

$$ \beta = \frac{k \times D_S \times D_M}{r} $$

Khi β > 1, hệ thống không ổn định và phát sinh tiếng hú.

2. Phương pháp biến điệu pha (Phase Modulation - PM): Kiểm soát pha của các thành phần tần số âm thanh để phá vỡ điều kiện cộng hưởng, tránh phát sinh tiếng hú. Bao gồm biến điệu pha tuần hoàn, biến điệu tần số tuần hoàn và dịch chuyển tần số.

3. Bộ lọc thích nghi (Adaptive Filters): Sử dụng các thuật toán LMS (Least Mean Squares) và RLS (Recursive Least Squares) để tự động điều chỉnh hệ số bộ lọc, giảm thiểu tín hiệu phản hồi gây tiếng hú. Bộ lọc LMS có ưu điểm đơn giản, dễ triển khai; bộ lọc RLS có tốc độ hội tụ nhanh hơn nhưng phức tạp hơn.

Các khái niệm chính bao gồm: hiệu ứng Larsen, biến điệu pha tuần hoàn, biến điệu tần số tuần hoàn, dịch chuyển tần số, bộ lọc LMS, bộ lọc RLS, mật độ phổ công suất (PSD), và tiêu chuẩn ổn định Nyquist.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thu thập thực nghiệm trong các môi trường khác nhau với các hệ thống tăng âm có công suất từ 10W đến 2000W. Tín hiệu âm thanh được lấy mẫu với tần số 8 kHz, xử lý và phân tích bằng phần mềm Matlab và Simulink.

Cỡ mẫu tín hiệu là 64 mẫu cho mỗi khối xử lý nhằm cân bằng giữa độ trễ và chất lượng tín hiệu. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu liên tục, bất đồng bộ, đảm bảo thu thập dữ liệu chính xác trong thời gian 20 giây mỗi thực nghiệm.

Phân tích dữ liệu dựa trên biểu đồ tín hiệu theo thời gian và mật độ phổ công suất (PSD) để xác định tần số phát sinh tiếng hú. Các phương pháp biến điệu pha và bộ lọc thích nghi được mô phỏng và đánh giá hiệu quả trên cùng bộ dữ liệu.

Timeline nghiên cứu bao gồm: khảo sát đặc tính hiệu ứng Larsen, mô phỏng và thực nghiệm các phương pháp xử lý, đánh giá ưu nhược điểm và đề xuất giải pháp tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc tính hiệu ứng Larsen phụ thuộc công suất và vị trí micro-loa:

   • Thực nghiệm 1 (công suất 10W, phòng học 10x15m): tiếng hú xuất hiện khi micro gần loa, tần số hú chính là 2875 Hz.
   • Thực nghiệm 2 (công suất 20W, phòng học tương tự): tiếng hú xuất hiện ở khoảng cách 1m, với ba tần số 1250 Hz, 1718.8 Hz và 2656.2 Hz.
   • Thực nghiệm 3 (công suất 260W, phòng họp 10x25m): tiếng hú xuất hiện ở khoảng cách 2.5m, tần số hú gồm 1250 Hz, 1875 Hz và 2937.5 Hz.
   • Thực nghiệm 4 (công suất 2000W, hội trường 1600m²): tiếng hú xuất hiện rõ rệt, tần số hú chính xác được xác định qua PSD.

2. Hiệu quả của phương pháp biến điệu pha:

   • Biến điệu pha tuần hoàn và biến điệu tần số tuần hoàn làm thay đổi pha và tần số của tín hiệu phản hồi, giảm thiểu hiện tượng cộng hưởng.
   • Dịch chuyển tần số được đánh giá là phương pháp hiệu quả nhất trong nhóm biến điệu pha, với khả năng loại bỏ tiếng hú mà không gây ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng âm thanh.

3. Hiệu quả của bộ lọc thích nghi:

   • Bộ lọc LMS (NLMS) có khả năng giảm tiếng hú với tốc độ hội tụ phù hợp, tuy nhiên cần chọn bước thích nghi µ hợp lý để tránh không hội tụ hoặc hội tụ chậm.
   • Bộ lọc RLS có tốc độ hội tụ nhanh hơn và hiệu quả xử lý tốt hơn trong các môi trường phức tạp, nhưng yêu cầu tính toán cao hơn.
   • So sánh giữa NLMS và RLS cho thấy RLS vượt trội về hiệu quả giảm tiếng hú nhưng chi phí tính toán cao hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu ứng Larsen là do vòng phản hồi âm có độ lợi lớn hơn 1 và pha vòng lặp thỏa mãn điều kiện cộng hưởng. Các thực nghiệm cho thấy khoảng cách micro-loa và công suất hệ thống là yếu tố quyết định sự xuất hiện tiếng hú. Mật độ phổ công suất (PSD) được sử dụng hiệu quả để xác định tần số gây tiếng hú, hỗ trợ trong việc thiết kế bộ lọc và biến điệu phù hợp.

Phương pháp biến điệu pha làm thay đổi pha hoặc tần số của tín hiệu phản hồi, phá vỡ điều kiện cộng hưởng, từ đó giảm tiếng hú. Dịch chuyển tần số được đánh giá cao do khả năng giữ nguyên chất lượng âm thanh trong khi loại bỏ tiếng hú.

Bộ lọc thích nghi tận dụng thuật toán tối ưu để tự động điều chỉnh hệ số bộ lọc, giảm thiểu tín hiệu phản hồi. Bộ lọc RLS có ưu thế về tốc độ hội tụ và hiệu quả xử lý, phù hợp với các hệ thống âm thanh phức tạp và yêu cầu cao về chất lượng.

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo của ngành và các nghiên cứu quốc tế, đồng thời cung cấp cơ sở thực nghiệm cụ thể cho việc lựa chọn phương pháp xử lý tiếng hú trong từng trường hợp cụ thể. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tín hiệu theo thời gian và biểu đồ mật độ phổ công suất để minh họa hiệu quả của từng phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp dịch chuyển tần số trong hệ thống tăng âm công suất thấp và trung bình:

   • Giảm thiểu tiếng hú hiệu quả mà không làm biến đổi chất lượng âm thanh.
   • Thời gian triển khai: 3-6 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Các nhà sản xuất thiết bị âm thanh và kỹ thuật viên âm thanh.

2. Sử dụng bộ lọc thích nghi RLS cho hệ thống âm thanh công suất lớn và môi trường phức tạp:

   • Tăng tốc độ hội tụ và hiệu quả xử lý tiếng hú.
   • Thời gian triển khai: 6-12 tháng.
   • Chủ thể thực hiện: Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ âm thanh, các phòng thu chuyên nghiệp.

3. Tối ưu vị trí và khoảng cách giữa micro và loa:

   • Đảm bảo khoảng cách tối thiểu phù hợp để giảm hệ số hồi tiếp β.
   • Thời gian thực hiện: Ngay lập tức trong quá trình lắp đặt.
   • Chủ thể thực hiện: Kỹ thuật viên lắp đặt hệ thống âm thanh.

4. Đào tạo kỹ thuật viên và người sử dụng về nguyên lý và cách khắc phục tiếng hú:

   • Nâng cao nhận thức và kỹ năng vận hành hệ thống tăng âm.
   • Thời gian: Định kỳ hàng năm.
   • Chủ thể thực hiện: Các cơ sở đào tạo kỹ thuật âm thanh, nhà sản xuất thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và kỹ thuật viên âm thanh:

   • Lợi ích: Hiểu rõ nguyên nhân và cách khắc phục tiếng hú, áp dụng các phương pháp xử lý hiệu quả trong thực tế.
   • Use case: Thiết kế và vận hành hệ thống âm thanh hội trường, phòng thu.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện tử, xử lý tín hiệu:

   • Lợi ích: Nắm vững lý thuyết và ứng dụng các thuật toán xử lý tín hiệu số trong âm thanh.
   • Use case: Phát triển các giải pháp xử lý âm thanh mới, nghiên cứu sâu về hiệu ứng Larsen.

3. Nhà sản xuất thiết bị âm thanh:

   • Lợi ích: Cải tiến thiết kế sản phẩm, tích hợp các giải pháp giảm tiếng hú hiệu quả với chi phí hợp lý.
   • Use case: Phát triển micro, bộ khuếch đại, bộ lọc thích nghi tích hợp.

4. Người quản lý và vận hành các hệ thống âm thanh công cộng:

   • Lợi ích: Hiểu và áp dụng các biện pháp phòng tránh tiếng hú, nâng cao chất lượng âm thanh phục vụ.
   • Use case: Quản lý hệ thống âm thanh tại hội trường, phòng họp, sự kiện.

Câu hỏi thường gặp

1. Hiệu ứng Larsen là gì và tại sao nó gây tiếng hú?
   Hiệu ứng Larsen là hiện tượng phản hồi âm học khi âm thanh từ loa được micro thu lại và khuếch đại liên tục, tạo thành vòng lặp cộng hưởng. Khi hệ số hồi tiếp β > 1, âm thanh tăng dần và phát ra tiếng hú gây khó chịu.

2. Phương pháp biến điệu pha hoạt động như thế nào để giảm tiếng hú?
   Phương pháp biến điệu pha thay đổi pha hoặc tần số của tín hiệu phản hồi, phá vỡ điều kiện cộng hưởng trong vòng phản hồi âm, từ đó ngăn chặn tiếng hú xuất hiện.

3. Bộ lọc thích nghi LMS và RLS khác nhau ra sao?
   Bộ lọc LMS đơn giản, dễ triển khai nhưng tốc độ hội tụ chậm hơn. Bộ lọc RLS phức tạp hơn, tính toán nhiều hơn nhưng có tốc độ hội tụ nhanh và hiệu quả xử lý tốt hơn trong môi trường phức tạp.

4. Khoảng cách tối thiểu giữa micro và loa để tránh tiếng hú là bao nhiêu?
   Khoảng cách tối thiểu phụ thuộc công suất hệ thống và môi trường. Thực nghiệm cho thấy khoảng cách từ 0m (hệ thống 10W) đến 2.5m (hệ thống 260W) giúp giảm thiểu tiếng hú.

5. Phần mềm nào được sử dụng để mô phỏng và xử lý tiếng hú trong nghiên cứu?
   Phần mềm Matlab và Simulink được sử dụng để mô phỏng, thu thập và xử lý tín hiệu âm thanh, đánh giá hiệu quả các phương pháp khắc phục tiếng hú.

Kết luận

• Hiệu ứng Larsen là nguyên nhân chính gây tiếng hú trong hệ thống tăng âm, phụ thuộc vào công suất, vị trí micro-loa và đặc tính môi trường.
• Phương pháp biến điệu pha, đặc biệt là dịch chuyển tần số, hiệu quả trong việc ngăn chặn tiếng hú mà không làm giảm chất lượng âm thanh.
• Bộ lọc thích nghi RLS có tốc độ hội tụ nhanh và hiệu quả xử lý tốt hơn so với LMS, phù hợp với hệ thống âm thanh phức tạp.
• Việc tối ưu vị trí micro và loa cùng với đào tạo kỹ thuật viên là cần thiết để giảm thiểu tiếng hú trong thực tế.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển các giải pháp xử lý tín hiệu số hiệu quả, chi phí thấp cho hệ thống tăng âm trong tương lai.

Next steps: Triển khai thử nghiệm thực tế các phương pháp đề xuất tại các địa điểm khác nhau, phát triển phần mềm xử lý tiếng hú tích hợp cho thiết bị âm thanh.

Các nhà nghiên cứu và kỹ thuật viên âm thanh nên áp dụng và tiếp tục cải tiến các giải pháp xử lý tiếng hú dựa trên kết quả nghiên cứu này để nâng cao chất lượng âm thanh trong hệ thống tăng âm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM SƠN HÀ KHẮC PHỤC TIẾNG HÚ TRONG HỆ THỐNG TĂNG ÂM S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 S KC 0 0 3 9 7 3 Tp. Hồ Chí Minh, 2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM SƠN HÀ KHẮC PHỤC TIẾNG HÚ TRONG HỆ THỐNG TĂNG ÂM NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 3/2013 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM SƠN HÀ KHẮC PHỤC TIẾNG HÚ TRONG HỆ THỐNG TĂNG ÂM NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 605270 Hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN THANH HÙNG Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 3/2013 Luan van LÝ LỊCH CÁ NHÂN I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Phạm Sơn Hà Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11/04/1983 Nơi sinh: Cần Thơ Quê quán: Cần Thơ Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 882/7, Phường Thới Hòa, Quận Ô Môn, Thành Phố Cần Thơ Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ … Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2.

Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ : 10/2001 đến 7/ 2005 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Cửu Long, Tỉnh Vĩnh Long Ngành học: Điện – Điện Tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển góc phương vị của anten định hướng. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Ngày 10/7/ 2005 tại Trường Đại Học Cửu Long. Người hướng dẫn: Th. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ : 3/2011 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT TPHCM Ngành học: Kỹ thuật điện tử III.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Cao Đẳng Cơ Điện và 3/2006 đến nay Giảng viên Nông Nghiệp Nam Bộ i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Phạm Sơn Hà ii Luan van LỜI CẢM TẠ Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình từ nhiều phía. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Thanh Hùng, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn các Thầy, Cô Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành được luận văn.

Tôi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, Khoa Điện, Khoa Khoa học cơ bản Trường Cao Đẳng Cơ điện và Nông Nghiệp Nam Bộ nơi tôi công tác và gia đình tôi đã tạo mọi điều kiện để tôi có thể học tập, nghiên cứu và hoàn thành được luận văn này. iii Luan van TÓM TẮT Hệ thống tăng âm ngày nay đóng vai trò rất quan trọng và hữu ích trong cuộc sống của con người, nó được sử dụng rất rộng rãi trong các phòng họp, giảng đường, các sân khấu âm nhạc, các phòng thu âm,…cho đến các thiết bị viễn thông và di động. Tuy nhiên khi sử dụng các hệ thống tăng âm vẫn còn tồn tại nhược điểm đó là vẫn thường xuyên xuất hiện tiếng hú trong hệ thống khi có sự phản hồi âm thanh trở lại micro, hiện tượng này còn được gọi là hiệu ứng Larsen, hiện tượng này sẽ làm giảm chất lượng âm thanh và gây khó chịu cho người nghe. Lĩnh vực này cũng đã được nghiên cứu từ nhiều thập kỷ qua và đã có nhiều phương pháp đã được đưa ra áp dụng như nhóm phương pháp biến điệu pha và sử dụng các bộ lọc thích nghi nhưng mỗi phương pháp lại có ưu và khuyết điểm riêng.

Nhóm phương pháp biến điệu pha bao gồm các phương pháp như: Biến điệu pha tuần hoàn, biến điệu tần số tuần hoàn và dịch chuyển tần số. Sử dụng các bộ lọc thích nghi bao gồm bộ lọc NLMS và bộ lọc RLS. Đề tài đã nghiên cứu bản chất của hiệu ứng Larsen và thực hiện lại tất cả các phương pháp nêu trên sau đó đánh giá lại những ưu và hạn chế của các phương pháp để tìm ra được các phương pháp tối ưu nhất trong từng trường hợp cụ thể. Đề tài được thực hiện nhờ sự hỗ trợ của phần mềm mạnh về xử lý tín hiệu và mô phỏng đó là phần mềm Matlab.

iv Luan van ABSTRACT Today, the sound reinforcement system that is very widely used in many places such as conference room, lecture hall, musical theater and recording studio… plays a very important and useful role in human life. In addition, it is also used more popular in telecommunication and mobile devices. However, there is a effect of using this system. That is the existence of howling which can be known as the Larsen effect appearing in the system, when there is audio feedback back to the microphone.

This phenomenon could reduce the sound quality and cause unpleasant to the listener. This field has been studied for many decades before and many methods have been proposed such as have phase modulation method and using adaptive filters. However, each method also amply both advantages and disadvantages. Group of phase modulation method includes some methods such as periodic phase modulation, periodic frequency modulation and frequency shifting.

Using adaptive filters includes LMS standard and RLS filters. Thesis has been researched about the nature of Larsen effects and experiments are repeated basing on all the above methods then evaluated the advantages and limitations of these methods to find the optimal method in each case. Thesis thanks to one of the powerful software for signal processing and simulation is Matlab software. v Luan van MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân………………………………………………………….

i Lời cam đoan…………………………………………………………………………… ii Cảm tạ…………………………………………………………………………………. iv Mục lục………………………………………………………………………………… vi Danh sách các chữ viết tắt……………………………………………………………. viii Danh sách các hình……………………………………………………………………. ix Danh sách các bảng…………………………………………………………………….

xii Chƣơng 1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu đã được công bố…. Nguyên nhân phát sinh tiếng hú trong hệ thống tăng âm……………………. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã thực hiện…………………… 1 1.

Mục đích của đề tài………………………………………………………………. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài …………………………………………………. Nhiệm vụ của đề tài…………………………………………………………… 4 1. Giới hạn của đề tài…………………………………………………………….

Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………. Phân tích hiệu ứng Larsen………………………………………………………. Khái niệm hiệu ứng Larsen…………………………………………………… 6 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc phát sinh hiệu ứng Larsen…………………… 7 2.

Mô hình hệ thống có phản hồi âm……………………………………………. Các phương pháp khắc phục hiệu ứng Larsen………………………………… 12 2. Phương pháp biến điệu pha………………………………………………… 12 2. Biến điệu pha tuần hoàn………………………………………………….

Biến điệu tần số tuần hoàn………………………………………………. Dịch chuyển tần số………………………………………………………. Bộ lọc thích nghi…………………………………………………………… 17 2.1 Bộ lọc LMS……………………………………………………………… 19 2.2 Bộ lọc RLS……………………………………………………………… 21 Chƣơng 3. NGĂN CHẶN HIỆU ỨNG LARSEN SỬ DỤNG NHÓM PHƢƠNG PHÁP BIẾN ĐIỆU PHA…………………………………………………………….

Khảo sát đặc tính của hiệu ứng Larsen………………………………………… 24 vi Luan van 3. Sử dụng phương pháp biến điệu pha tuần hoàn………………………………… 37 3.3 Sử dụng phương pháp biến điệu tần số tuần hoàn……………………………… 45 3.4 Phương pháp dịch chuyển tần số………………………………………………….5 Ưu điểm và hạn chế của nhóm phương pháp biến điệu pha………………………62 Chƣơng 4. NGĂN CHẶN HIỆU ỨNG LARSEN SỬ DỤNG CÁC BỘ LỌC THÍCH NGHI………………………………………………………………………… 64 4.1 Ngăn chặn hiệu ứng Larsen sử dụng bộ lọc LMS……………………………….2 Ngăn chặn hiệu ứng Larsen sử dụng bộ lọc RLS…………………………………79 4.3 Ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng bộ lọc thích nghi……………….2 Hướng phát triển…………………………………………………………………. 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….

94 PHỤ LỤC……………………………………………………………………………… 97 vii Luan van DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Cụm từ Nghĩa tiếng Việt PM Phase Modulation Biến điệu pha FM Frequency Modulation Biến điệu tần số FS Frequency Shifting Dịch chuyển tần số PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất MSE Mean-squared Spectrum Error Phổ biên độ trung bình tín hiệu sai số DSP Digital Signal Processing Xử lý số tín hiệu FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi ngược Fourier nhanh AGC Automation Gain Control Tự động điều khiển độ lợi AEQ Automation Equalizer Tự động cân bằng tần số FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn LMS Least Mean Squares Tối thiểu hóa trung bình bình phương NLMS Normalized Least Mean LMS chuẩn hóa Squares RLS Recursive Least Squares Tối thiểu hóa bình phương đệ quy viii Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ minh họa hệ thống âm thanh có hiện tượng phản hồi âm…………….2: Sơ đồ một đường truyền của hệ thống âm thanh…………………………….3: Mô hình thời gian rời rạc của hệ thống tăng âm với S micro và L loa……….4: Biến điệu pha tuần hoàn…………………………………………………….5: Hàm Bessel loại 1 với các bậc khác nhau n=0,…,5………………………… 14 Hình 2.6: Biến điệu tần số tuần hoàn………………………………………………….7: Dịch chuyển tần số………………………………………………………….8: Sơ đồ khối bộ lọc thích nghi……………………………………………….9: Cấu trúc bộ lọc thích nghi………………………………………………….10: Sơ đồ khối bộ lọc LMS…………………………………………………… 19 Hình 2.11: Sơ đồ khối bộ lọc RLS…………………………………………………….1: Sơ đồ mô phỏng thu thập dữ liệu liên tục………………………………….2: Đặt thông số cho tín hiệu âm thanh ngõ vào……………………………….3: Tín hiệu được biểu diễn theo thời gian của thực nghiệm 1………………… 27 Hình 3.4: PSD của tín hiệu trên miền tần số đối với thực nghiệm 1………………….5: Xác định tần số có biên độ cực đại gây nên tiếng hú thực nghiệm 1……….6: Tín hiệu được biểu diễn theo thời gian của thực nghiệm 2………………… 29 Hình 3.7: PSD của tín hiệu trên miền tần số đối với thực nghiệm 2………………….8: Xác định tần số có biên độ cực đại gây nên tiếng hú thực nghiệm 2……….9: Tín hiệu được biểu diễn theo thời gian của thực nghiệm 3………………… 31 Hình 3.10: PSD của tín hiệu trên miền tần số đối với thực nghiệm 3………………… 32 Hình 3.11: Xác định tần số có biên độ cực đại gây nên tiếng hú thực nghiệm 3…….12: Tín hiệu được biểu diễn theo thời gian của thực nghiệm 4……………….13: PSD của tín hiệu trên miền tần số đối với thực nghiệm 4………………… 35 Hình 3.14: Xác định tần số có biên độ cực đại gây nên tiếng hú thực nghiệm 4……… 35 Hình 3.15: Sơ đồ mô phỏng sử dụng phương pháp PM……………………………… 37 Hình 3.16: Đặt thuộc tính cho hàm biến điệu pha tuần hoàn………………………… 37 Hình 3.17: Đặt thuộc tính cho khối lấy phần thực tín hiệu PM……………………….18: Tín hiệu ngõ ra theo thời gian dùng PM đối với thực nghiệm 1 ……….