Kao student mašinstva ili inženjer, znate da su elektronski sistemi svuda, od vašeg telefona preko automobila do uređaja u vašem domu.
Ali možda ne znate da ovi sistemi imaju skrivenog neprijatelja koji može uticati na to koliko dobro rade i koliko su pouzdani: pozadinska buka.
Pozadinska buka, poput zujanja električnih žica ili smetnji od drugih uređaja, može naštetiti kvalitetu signala i otežati rad elektronskih sistema.
Zbog toga je važno znati mnogo o pozadinskoj buci i kako je se efikasno riješiti.
U ovom postu na blogu naučit ćemo o pozadinskoj buci, uključujući odakle dolazi, šta radi i kako je spriječiti da ne kvari elektroniku.
Razumijevanje pozadinske buke u elektronskim sistemima
Formalna definicija:
Neželjeni signali koji su uvek prisutni u elektronskom ili drugom sistemu, nezavisno od toga da li je nepoželjni signal prisutan ili ne.
Pozadinska buka je svaka energija koja je neželjena ili smeta i koja ometa komunikacijski signal. Može doći od prirodnih stvari kao što su vjetar, kiša, snijeg, temperatura, vlažnost i gravitacijsko privlačenje Mjeseca.
Takođe može doći od stvari koje su ljudi napravili, kao što su elektronski sistemi, spektralna gustina snage, magnetna polja, dalekovodi, generatori, elektrane, kompjuteri ili mobilni telefoni.
Pozadinska buka utiče na kvalitet signala u elektronskim sistemima tako što ljudima otežava komunikaciju.
Šum je greška ili nasumična smetnja korisnog informacijskog signala u komunikacijskom kanalu koja nije željena.
S/N ili SNR označava odnos signal-šum.
Odnos signal-šum (S/N ili SNR) je način da se uporedi jačina željenog signala sa jačinom pozadinskog šuma. Kada je riječ o mrežnim uslugama, veći odnos S/N je bolji od nižeg.
Na primjer, ako je odnos S/N Wi-Fi signala prenizak, to može naštetiti performansama mreže jer otežava uređajima da od buke prepoznaju signal koji žele.
Ovo može uzrokovati ispuštanje paketa i slanje podataka iznova i iznova, smanjujući propusnost i povećavajući kašnjenje.
Kako zaštita i uzemljenje pomažu u smanjenju pozadinske buke
Zaštita i uzemljenje mogu pomoći u smanjenju pozadinske buke u elektronskim sistemima dajući svim uređajima jednu tačku uzemljenja, sprečavajući petlje uzemljenja, povećavajući udaljenost između agresorske i žrtvene mreže, koristeći oklopljene kablove i postavljajući odgovarajući sistem uzemljenja.Oklopljeni kablovi se mogu koristiti kako bi se sprečilo da elektrostatička buka uđe u provodnike i da se elektrostatička buka zadrži unutar štita. Korištenje oklopljenih kablova na pravi način pomoći će u smanjenju elektrostatičke buke koja dolazi iz uobičajenog načina rada.
Da bi DAQ sistem imao manje problema sa bukom, uzemljenje i spajanje uzemljenja moraju se izvršiti tokom faza projektovanja i instalacije.
Prateći ove najbolje prakse, možete smanjiti količinu signalnog šuma koji utiče na mreže upravljanja procesima i osigurati da elektronski sistemi rade ispravno.
Zaštita može pomoći u smanjenju elektromagnetnih smetnji (EMI) i radio-frekventnih smetnji (RFI) postavljanjem provodne barijere između uređaja i izvora smetnji.
Otključavanje moći pozadinske buke: od smetnji do kreativnog alata
Još uvijek je teško razumjeti? Dozvolite mi da malo promijenim tačku gledišta:
Da li vam je muka od kristalno čistog zvuka i lakog povezivanja na vašim uređajima? Da li želite da svoje elektronske sisteme učinite težim i frustrirajućim za upotrebu? Pa, sve što treba da uradite je da slušate pozadinsku buku! Da, to je tačno.
Možete pretvoriti savršeno funkcionalan sistem u haotičan nered tako što ćete pustiti neželjene signale koji su uvijek prisutni u elektronskim sistemima.
Ne verujete nam? Samo se opustite, opustite se i pustite da buka u pozadini učini svoje!
U redu, to je bila samo šala napravljena da izgleda kao TV reklama.
A sad da se vratimo na objašnjenje...
Mjerenje i kvantifikacija pozadinske buke
Pozadinska buka može uticati na elektronske sisteme.
To može smanjiti kvalitetu signala i utjecati na to kako mreža funkcionira.
Važno je mjeriti i brojati pozadinsku buku kako biste bolje razumjeli kako ona utječe na vas i smislili načine da je se riješite.
Metode za mjerenje pozadinske buke
U elektronskim sistemima postoji nekoliko načina za mjerenje i brojanje pozadinske buke.
Izvor šuma koji šalje poznati signal šuma u kolo od interesa je jedan od načina da se to učini.
Ovo omogućava da se izmeri koliko slučajnog šuma postoji u kolu.
Faktor šuma se također koristi u metodi pojačanja, što je još jedan način mjerenja pozadinskog šuma u kolu.
Broj šuma kola se mjeri metodom pojačanja.
Broj šuma je mjera količine šuma koju kolo dodaje signalu koji mu se daje.
Analizator spektra također može mjeriti količinu snage buke na izlazu.
Ovaj uređaj mjeri spektar snage signala i može se koristiti za pronalaženje izvora buke i utvrđivanje koliko su glasni.
Mjerne jedinice za nivoe električne buke
Jedinice za mjerenje nivoa električne buke uključuju električnu snagu N u vatima ili dBm, srednji kvadrat (RMS) napon u voltima, dBV i srednju kvadratnu grešku (MSE) u voltima na kvadrat.
Merači nivoa zvuka
Mjerači nivoa zvuka su alati koji mjere količinu buke u decibelima (dB).
Ovi uređaji imaju postavku pod nazivom A-ponderiranje koja mijenja očitanja kako bi odgovarala načinu na koji ljudsko uho reagira na različite frekvencije.
Mjerači nivoa zvuka se često koriste za mjerenje glasnog okruženja i važan su alat za postavljanje pravila i propisa o buci.
Odnos signal/šum (S/N)
Odnos signal/šum (S/N) je način da se uporedi jačina željenog signala sa jačinom šuma u pozadini.
S/N se obično mjeri u decibelima, a logaritam sa bazom od 10 može se koristiti za određivanje.
Na primjer, ako mjerite u mikrovoltima, možete koristiti ovu formulu: S/N = 20 log10(Ps/Pn), gdje je Ps snaga signala, a Pn snaga šuma u pozadini.
Izvori pozadinske buke u elektronskim sistemima i kako ih minimizirati ili eliminisati
Buka može doći i iz unutrašnjosti i izvan elektronskih sistema. Buka koja dolazi iz unutrašnjosti pojačala naziva se interna buka. Buka koja dolazi izvan sistema naziva se eksterna buka.
Konduktivna buka, koja dolazi u sistem preko kablova, i zračena buka, koja dolazi sa nekog drugog mesta kroz vazduh ili vakuum, obe su vrste spoljašnje buke.
Elektronska kola u uređajima koji nisu dobro napravljeni i ne blokiraju dovoljno buke iznutra i izvana također će biti podložniji šumu signala.
Filtriranje i uzemljenje
Jedan od načina da smanjite ili se riješite pozadinske buke u elektronskim sistemima je postavljanje filtera na kablove gdje buka dolazi.
Da biste to učinili, možete dodati feritne stezaljke na kabel kako biste ga učinili induktivnijim.
Da bi DAQ sistemi imali manje problema sa bukom, moraju biti projektovani i instalirani sa odgovarajućim uzemljenjem i uzemljenjem.
Postavljanje uzemljenja može pomoći u smanjenju buke i osigurati da sva kola u sistemu imaju isti referentni potencijal tako da se različiti signali mogu porediti.
Reducing Bandwidth
Smanjenje propusnog opsega sistema je još jedan dobar način da se smanji šum signala.
To je isto kao i skraćivanje vremena potrebnog za mjerenje digitalnog signala.
Ako pojačalo ima istu širinu pojasa kao i signal koji pojačava, ono će dodati manje vanjskog šuma od onog s većim propusnim opsegom.
Tehnike za uklanjanje pozadinske buke sa audio ili video zapisa i najbolje prakse za sprečavanje pozadinske buke
Uklanjanje pozadinske buke
Postoje različiti načini da se riješite buke u pozadini audio ili video zapisa.
Jedan od načina je korištenje filtera, poput audio efekta smanjenja šuma u TechSmith Camtasia ili efekta smanjenja šuma u Audacityju, koji uključuje izolaciju klipa i klik na Efekat, Smanjenje šuma, Dobij profil šuma.
Postoje i softverski alati kao što su Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad i NoiseGate koji se mogu preuzeti i koristiti za smanjenje pozadinske buke.
Sprečavanje pozadinske buke
Postoji nekoliko najboljih praksi koje se mogu koristiti za zaustavljanje snimanja pozadinske buke.
Jedan efikasan pristup je snimanje u tihom okruženju.
To se može postići tako da se prostor između subjekta i mikrofona smanji, a prostor između mikrofona i šuma veći.
Kada je moguće, također je važno riješiti se izvora pozadinske buke.
Na primjer, možete isključiti obližnje klima uređaje ili se preseliti na novo mjesto sa manje buke u prometu.
Upotreba usmjerenih mikrofona također može pomoći u smanjenju pozadinske buke fokusiranjem na izvor zvuka i minimiziranjem zvukova iz drugih pravaca.
Vjetrobrana i pojačanje/pojačanje mikrofona
Korištenje dobrih vjetrobrana na mikrofonima kada snimate napolju je još jedan dobar način da spriječite pozadinsku buku.
U zavisnosti od uređaja koji se koristi za snimanje zvukova, promena nivoa pojačanja ili pojačanja mikrofona takođe može da smanji šum.
Akcioni plan
Na kraju, važno je naučiti kako se nositi s pozadinskim šumom i napraviti plan šta učiniti ako se neočekivane buke pojave tokom snimanja ili sastanaka.
Ovo može poboljšati zvuk i učiniti pozadinsku buku manje primjetnom.
Eliminacija pozadinske buke u komunikacijskim tehnologijama
Buka u pozadini može biti veliki problem tokom online sastanaka ili video poziva.
Postoji nekoliko načina da se riješite pozadinske buke iz kompjuterskih mikrofona ili slušalica, što je dobra vijest.
Korištenje ugrađenih funkcija za uklanjanje buke
Mnogi oblici komunikacije imaju ugrađene funkcije za poništavanje buke koje olakšavaju slušanje tokom sastanaka ili poziva kada postoji pozadinska buka.
Na primjer, desktop aplikacija Microsoft Teams i iOS aplikacija imaju tri nivoa potiskivanja buke kako bi pomogli učesnicima sastanka da ostanu na zadatku.
Korištenje aplikacija za uklanjanje pozadinske buke trećih strana
Drugi način da se riješite pozadinske buke je korištenje aplikacija poput Krisp-a, koje koriste tehnologiju AI za poništavanje buke u pozadini.
Kada se koriste s drugim komunikacijskim alatima, ove aplikacije mogu poboljšati kvalitet zvuka poziva.
Zvučna izolacija sobe ili promjena lokacije
Također se možete riješiti pozadinske buke zvučnom izolacijom svoje sobe ili selidbom.
Tokom komunikacijskih sesija, jednostavne promjene poput zatvaranja vrata i prozora ili premještanja u mirniju sobu mogu pomoći u smanjenju smetnji buke.
Podešavanje položaja mikrofona i zvučnika
Promjena mjesta postavljanja mikrofona i zvučnika također može pomoći u smanjenju pozadinske buke.
Ako mikrofon stavite bliže ustima, on može čuti vaš glas preko bučnih pozadinskih zvukova.
Držanje zvučnika podalje od mikrofona može smanjiti količinu povratnih informacija i pozadinske buke.
Korištenje urednih uređaja
Uredni uređaji automatski eliminišu pozadinsku buku za telefonske pozive stvarajući virtuelni balon za vaš sastanak i smanjujući buku bez prigušivanja učesnika.
Tehnologija pametnog mikrofona i zvučnika u Neat-u pomaže da audio zvuk bude kristalno jasan i smanjuje pozadinsku buku.
Minimiziranje pozadinske buke u svakodnevnim okruženjima
Buka u pozadini je čest problem u kućama, školama, radnim i javnim mjestima.
Postoji niz stvari koje se mogu učiniti kako bi se smanjila ili riješila pozadinska buka.
Izvori pozadinske buke u svakodnevnom okruženju
Neki uobičajeni izvori pozadinske buke u svakodnevnom životu su:
- Industrijski izvori kao što su tekstilni mlinovi, inženjerski pogoni, štamparije i metalna industrija.
- Glasni uređaji s bubnjevima ili ventilatorima koji zvižde u kućama.
- Buka u školama, kao što su učionice, kafeterije, hodnici i igrališta.
- Profesionalna buka u teškim industrijskim i proizvodnim okruženjima, kao što su farme, kafeterije ili barovi.
Strategije za minimiziranje pozadinske buke
- Upotreba čepića za uši i barijera.
Koristite čepove za uši ili slušalice za poništavanje buke da biste smanjili ili se riješili pozadinske buke.
Mogu se nositi na poslu ili tokom spavanja kako bi se smanjila količina buke iz okoline.
Zidovi, vrata i prozori se takođe mogu koristiti za smanjenje vibracija i glasnih zvučnih talasa.
- Upotreba tiših uređaja.
U kućama bi glasne uređaje poput bubnjeva ili ventilatora trebalo zamijeniti tišim.
Ovo može znatno smanjiti buku u kući.
- Upotreba mašina za belu/ružičastu buku.
Mašine za bijeli šum se također mogu koristiti za prikrivanje pozadinske buke jer stvaraju postojan zvuk koji pomaže prigušiti druge zvukove.
Ali mašine za bijeli šum možda nisu najbolji izbor u svim situacijama jer također mogu povećati razinu buke.
- Acoustic Treatment.
Korištenje materijala kao što su ploče ili pločice za apsorpciju zvučnih valova i smanjenje vremena odjeka naziva se akustični tretman.
Ovo može biti posebno korisno u učionicama i na drugim mjestima gdje se učenje odvija gdje buka u pozadini može ometati pažnju.
- Inženjerske modifikacije.
Na radnim mjestima gdje ima previše buke, poslodavci bi trebali utvrditi koja područja ili zadaci uzrokuju previše buke i poduzeti korake da je smanje.
To bi moglo značiti uvođenje promjena u izvor buke ili okruženje na radnom mjestu korištenjem inženjeringa.
Primjeri uključuju:
- Korištenje materijala koji upija zvuk na zidovima, podovima i stropovima.
- Ograđivanje ili izolacija bučne opreme.
- Postavljanje barijera ili zvučnih zavjesa za blokiranje ili apsorbiranje buke.
- Osobne zaštitne opreme.
Kada tehnologija nije dovoljna da riješi problem, ljudima treba dati i osobnu zaštitnu opremu poput čepića za uši ili štitnika za uši.
Sve u svemu, postoji niz načina da se smanji ili riješi pozadinska buka.
To može uključivati promjenu izvora buke, korištenje lične zaštitne opreme, preuređivanje namještaja, korištenje akustičnih ploča, sadnju drveća, korištenje bijelih/ružičastih aparata za buku ili zamjenu glasnijih uređaja sa tišim.
Eliminacija pozadinske buke u elektronskim sistemima
Aktivno poništavanje buke (ANC)
Tehnologija aktivne kontrole buke (ANC) koristi se u poslovnom svijetu za smanjenje pozadinske buke u elektronskim sistemima.
ANC tehnologija radi tako što snima pozadinsku buku, invertuje signal buke kako bi napravio "anti-šum, a zatim ga dodaje izlaznom signalu.
ANC se može uraditi ili sa analognim kolima ili obradom digitalnih signala.
Digitalno smanjenje šuma (DNR)
Digitalne redukcije šuma (DNR) su napravljene da smanje količinu zvuka koju slušni aparati proizvode kada postoji šum.
DNR algoritmi gledaju talasni oblik pozadinske buke i prave signal koji ili menja fazu te frekvencije ili je čini slabijom u realnom vremenu.
Tehnologija digitalnog aktivnog poništavanja buke (ANC) poništava pozadinsku buku za>40dB, što je najbolje na tržištu.
Napredni algoritmi
Napredno potiskivanje buke može se obaviti uz pomoć naprednih algoritama.
Dvostruki omnidirekcioni mikrofoni ili četverosmjerni mikrofoni se koriste za primanje zvučnih signala iz okoline.
Ovi audio signali se šalju procesoru digitalnih signala (DSP) koji koristi algoritme za odvajanje i otklanjanje pozadinske buke.
Uz naprednije algoritme, to bi moglo uključivati izolaciju i pojačavanje govora kako biste mogli jasno čuti i biti čuli bez obzira koliko je glasan.
Aktivno poništavanje buke, digitalna redukcija buke i napredni algoritmi su sve napredne metode koje se koriste u industriji za smanjenje pozadinske buke u elektronskim sistemima.
Ove stvari možete raditi s analognim krugovima ili digitalnom obradom signala, a možete koristiti dva ili četiri omnidirekciona mikrofona da uhvatite zvukove iz okoline.
Na kraju, napredna supresija šuma pomaže odvojiti i blokirati pozadinsku buku, što čini govor jasnijim i smanjuje neželjene zvukove.
Kako ukloniti pozadinsku buku u Audacityju
Savjet: Uključite dugme za titl ako vam je potrebno. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu za podešavanja, ako niste upoznati sa govornim jezikom. Možda ćete morati prvo kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.
Mogu li ti zvukovi biti korisni?
| Koristi se u: | Opis: |
|---|---|
| maskiranje zvuka: | Na nekim mjestima, poput otvorenih kancelarija ili bolnica, može biti teško zadržati svoju privatnost i spriječiti ljude da vam smetaju. Zvučno maskiranje je jedno rješenje. Ovo je kada se pozadinska buka namjerno dodaje kako bi se otežalo čuti razgovore i drugi zvukovi. Na primjer, mašina za bijeli šum ili prirodni generator zvuka mogu se koristiti za stvaranje umirujućeg pozadinskog zvuka koji prikriva više ometajućih zvukova u okruženju. |
| Audio vodeni žig: | Audio vodeni žig je način da se prati odakle dolazi audio signal ili ko ga posjeduje dodavanjem jedinstvenog identifikatora ili koda. Jedan od načina da to učinite je dodavanje određene vrste pozadinske buke audio signalu koji ljudi ne mogu čuti ali to se može pokupiti softverom ili opremom sa odgovarajućom vrstom senzora. |
| Obrada signala: | Neki zadaci obrade signala, kao što je prepoznavanje govora ili obrada slike, mogu se učiniti preciznijim dodavanjem male količine pozadinskog šuma. To je zato što pozadinski šum može pomoći u smanjenju efekata prekomjernog prilagođavanja ili pristranosti u sistemu i učiniti ga otpornijim na promjene u unosu. |
| Audio ili muzička produkcija: | Pozadinski šum se može koristiti na kreativan način za dodavanje teksture ili atmosfere pjesmi ili snimku. Na primjer, zvuk kiše ili saobraćaja može se koristiti u pozadini pjesme za postavljanje određenog raspoloženja ili scene. |
| Testiranje i ocjenjivanje: | Tokom testiranja i evaluacije, pozadinska buka se ponekad može namjerno dodati elektronskim sistemima kako bi bili sličniji stvarnom svijetu ili kako bi se testiralo koliko dobro rade pod stresom. Na primjer, proizvođač automobila može testirati elektronski sistem automobila u različitim vrste pozadinske buke kako biste bili sigurni da radi dobro u svim situacijama. |
Zaključak
Na kraju, pozadinska buka je veliki problem u svijetu inženjeringa koji se često zanemaruje.
Kao što smo vidjeli, može utjecati na kvalitetu i pouzdanost elektronskih sistema i može se teško u potpunosti riješiti.
Ali dobra vijest je da postoji mnogo načina za smanjenje njegovih efekata, od jednostavnih poput zaštite i uzemljenja do složenijih poput algoritama za obradu signala i aktivnog poništavanja buke.
Inženjeri mogu napraviti elektronske sisteme koji su jaki, pouzdani i efikasni znajući odakle dolazi pozadinska buka i šta mogu učiniti da je se otarase.
Dakle, sljedeći put kada naiđete na bučni elektronski sistem, zapamtite da pozadinska buka nije samo smetnja; to je i inženjerski izazov za koji su potrebna kreativna rješenja i tehničko znanje.
Podijelite na…
