Kao student strojarstva ili inženjer, znate da su elektronički sustavi posvuda, od vašeg telefona preko vašeg automobila do uređaja u vašem domu.
Ali možda niste znali da ti sustavi imaju skrivenog neprijatelja koji može utjecati na to koliko dobro rade i koliko su pouzdani: pozadinsku buku.
Pozadinska buka, poput zujanja električnih žica ili smetnji drugih uređaja, može naštetiti kvaliteti signala i otežati rad elektroničkih sustava.
Zbog toga je važno znati mnogo o pozadinskoj buci i kako je se učinkovito riješiti.
U ovom postu na blogu naučit ćemo o pozadinskoj buci, uključujući odakle dolazi, čemu služi i kako je spriječiti da zabrlja elektroniku.
Razumijevanje pozadinskog šuma u elektroničkim sustavima
Formalna definicija:
Neželjeni signali koji su uvijek prisutni u elektroničkom ili drugom sustavu, neovisno o tome je li nepoželjni signal prisutan ili ne.
Pozadinska buka je svaka energija koja je neželjena ili smeta i staje na put komunikacijskom signalu. Može doći od prirodnih stvari poput vjetra, kiše, snijega, temperature, vlažnosti i Mjesečeve gravitacijske sile.
Također može doći od stvari koje su ljudi napravili, poput elektroničkih sustava, spektralne gustoće snage, magnetskih polja, dalekovoda, generatora, elektrana, računala ili mobitela.
Pozadinski šum utječe na kvalitetu signala u elektroničkim sustavima otežavajući ljudima komunikaciju.
Šum je greška ili slučajni poremećaj korisnog informacijskog signala u komunikacijskom kanalu koji nije poželjan.
S/N ili SNR označava omjer signala i šuma.
Omjer signala i šuma (S/N ili SNR) način je usporedbe jačine željenog signala s jačinom pozadinske buke. Kada je riječ o mrežnim uslugama, viši omjer S/N bolji je od nižeg.
Ako je, na primjer, omjer S/N Wi-Fi signala prenizak, to može naštetiti performansama mreže jer je uređajima teže razlikovati signal koji žele od buke.
To može uzrokovati odbacivanje paketa i stalno ponovno slanje podataka, smanjujući propusnost i povećavajući kašnjenje.
Kako zaštita i uzemljenje pomažu u smanjenju pozadinske buke
Zaštita i uzemljenje mogu pomoći u smanjenju pozadinske buke u elektroničkim sustavima dajući svim uređajima jednu točku uzemljenja, sprječavajući petlje uzemljenja, povećavajući udaljenost između mreže napadača i žrtve, korištenjem oklopljenih kabela i postavljanjem odgovarajućeg sustava uzemljenja.Zaštićeni kabeli mogu se koristiti za sprječavanje prodora elektrostatičke buke u vodiče i za zadržavanje elektrostatičke buke unutar oklopa. Korištenje oklopljenih kabela na pravi način pomoći će smanjiti elektrostatički šum koji dolazi iz uobičajenog načina rada.
Kako bi DAQ sustav imao manje problema s bukom, potrebno je izvršiti uzemljenje i spajanje uzemljenja tijekom faze projektiranja i instalacije.
Slijedeći ove najbolje prakse, možete smanjiti količinu signalnog šuma koji utječe na mreže upravljanja procesima i osigurati da elektronički sustavi ispravno rade.
Oklop može pomoći u smanjenju elektromagnetskih smetnji (EMI) i radiofrekvencijskih smetnji (RFI) postavljanjem vodljive barijere između uređaja i izvora smetnji.
Otključavanje snage pozadinske buke: od neugodnog do kreativnog alata
Još uvijek je teško razumjeti? Da malo promijenim gledište:
Muka vam je od kristalno čistog zvuka i lakih veza na vašim uređajima? Želite li svoje elektroničke sustave učiniti težima i frustrirajućima za korištenje? Pa, sve što trebate učiniti je slušati pozadinsku buku! Da to je tocno.
Savršeno radni sustav možete pretvoriti u kaotičan nered puštajući neželjene signale koji su uvijek prisutni u elektroničkim sustavima da divljaju.
Ne vjerujete nam? Samo se zavalite, polako i pustite da buka u pozadini učini svoje!
U redu, to je bila samo šala napravljena da izgleda kao TV reklama.
A sad se vratimo na objašnjenje...
Mjerenje i kvantificiranje pozadinske buke
Pozadinska buka može utjecati na elektroničke sustave.
To može smanjiti kvalitetu signala i utjecati na to koliko dobro mreža radi.
Važno je mjeriti i brojati pozadinsku buku kako biste bolje razumjeli kako ona utječe na vas i smislili načine kako je se riješiti.
Metode za mjerenje pozadinske buke
U elektroničkim sustavima postoji nekoliko načina za mjerenje i brojanje pozadinske buke.
Izvor buke koji šalje poznati signal buke u krug od interesa je jedan od načina da se to postigne.
To omogućuje mjerenje količine nasumičnog šuma u krugu.
Faktor šuma također se koristi u metodi pojačanja, što je još jedan način mjerenja pozadinske buke u krugu.
Šumni broj kruga mjeri se metodom pojačanja.
Brojka šuma je mjera koliko šuma krug dodaje signalu koji mu se daje.
Analizator spektra također može mjeriti količinu snage šuma na izlazu.
Ovaj uređaj mjeri spektar snage signala i može se koristiti za pronalaženje izvora buke i određivanje njihove glasnosti.
Mjerne jedinice za razine električne buke
Jedinice za mjerenje razine električne buke uključuju električnu snagu N u vatima ili dBm, srednji kvadrat (RMS) napona u voltima, dBV i srednju kvadratnu pogrešku (MSE) u kvadratnim voltima.
Mjerači razine zvuka
Mjerači razine zvuka su alati koji mjere količinu buke u decibelima (dB).
Ovi uređaji imaju postavku koja se zove A-ponderiranje koja mijenja očitanja kako bi odgovarala načinu na koji ljudsko uho reagira na različite frekvencije.
Mjerači razine zvuka često se koriste za mjerenje glasnosti okoliša i važan su alat za postavljanje pravila i propisa o buci.
Omjer signal-šum (S/N)
Omjer signala i šuma (S/N) je način usporedbe jačine željenog signala sa snagom šuma u pozadini.
S/N se obično mjeri u decibelima, a za izračunavanje se može koristiti logaritam s bazom 10.
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 elektroničkim sustavima i kako ih smanjiti ili eliminirati
Buka može dolaziti iznutra i izvan elektroničkih sustava. Buka koja dolazi iz unutrašnjosti pojačala naziva se unutarnja buka. Buka koja dolazi izvan sustava naziva se vanjska buka.
Vodljiva buka, koja dolazi u sustav kroz kabele, i zračena buka, koja dolazi s nekog drugog mjesta kroz zrak ili vakuum, obje su vrste vanjske buke.
Elektronički sklopovi u uređajima koji nisu dobro napravljeni i ne blokiraju dovoljno buke iznutra i izvana također će biti osjetljiviji na šum signala.
Filtriranje i uzemljenje
Jedan od načina za smanjenje ili uklanjanje pozadinske buke u elektroničkim sustavima je postavljanje filtara na kabele gdje buka dolazi.
Da biste to učinili, možete dodati feritne stezaljke na kabel kako biste ga učinili induktivnijim.
Da bi DAQ sustavi imali manje problema s bukom, moraju biti projektirani i instalirani s odgovarajućim uzemljenjem i uzemljenjem.
Postavljanje uzemljenja može pomoći u smanjenju buke i osigurati da svi krugovi u sustavu imaju isti referentni potencijal tako da se različiti signali mogu usporediti.
Smanjenje propusnosti
Smanjenje propusnosti sustava još je jedan dobar način za smanjenje šuma signala.
To je isto što i skraćivanje vremena potrebnog za mjerenje digitalnog signala.
Ako pojačalo ima istu širinu pojasa kao signal koji pojačava, ono će dodati manje vanjskog šuma od onog s većom širinom pojasa.
Tehnike za uklanjanje pozadinske buke iz audio ili video snimaka i najbolji postupci za sprječavanje pozadinske buke
Uklanjanje pozadinske buke
Postoje različiti načini za uklanjanje buke u pozadini audio ili video zapisa.
Jedan od načina je korištenje filtra, poput audio efekta Noise Reduction u TechSmith Camtasia ili efekta smanjenja buke u Audacityju, što uključuje izolaciju isječka i klikanje Effect, Noise Reduction, Get Noise Profile.
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.
Sprječavanje pozadinske buke
Postoji nekoliko najboljih postupaka koji se mogu koristiti za zaustavljanje snimanja pozadinske buke.
Jedan učinkovit pristup je snimanje u tihom okruženju.
To se može učiniti smanjivanjem prostora između subjekta i mikrofona i povećanjem prostora između mikrofona i buke.
Kada je moguće, također je važno riješiti se izvora pozadinske buke.
Na primjer, možete isključiti obližnje klima uređaje ili se preseliti na novo mjesto s manje buke od prometa.
Korištenje usmjerenih mikrofona također može pomoći u smanjenju pozadinske buke fokusiranjem na izvor zvuka i minimiziranjem zvukova iz drugih smjerova.
Vjetrobransko staklo i pojačanje/pojačanje mikrofona
Korištenje dobrih vjetrobrana na mikrofonima pri snimanju vani još je jedan dobar način da spriječite pozadinsku buku.
Ovisno o uređaju koji se koristi za snimanje zvukova, promjena razine pojačanja ili pojačanja mikrofona također može smanjiti šum.
Plan akcije
Na kraju, važno je naučiti kako se nositi s pozadinskom bukom i napraviti plan što učiniti ako se neočekivana buka dogodi tijekom snimanja ili sastanka.
To može poboljšati zvuk i učiniti pozadinsku buku manje primjetnom.
Uklanjanje pozadinske buke u komunikacijskim tehnologijama
Buka u pozadini može biti veliki problem tijekom mrežnih sastanaka ili video poziva.
Postoji nekoliko načina da se riješite pozadinske buke s računalnih mikrofona ili slušalica, što je dobra vijest.
Korištenje ugrađenih značajki za uklanjanje buke
Mnogi oblici komunikacije imaju ugrađene značajke za uklanjanje buke koje olakšavaju slušanje tijekom sastanaka ili poziva kada postoji pozadinska buka.
Na primjer, stolna aplikacija Microsoft Teams i aplikacija za iOS imaju tri razine potiskivanja buke kako bi sudionici sastanka ostali na zadatku.
Korištenje aplikacija za uklanjanje pozadinske buke trećih strana
Drugi način da se riješite pozadinske buke je korištenje aplikacija kao što je Krisp, koje koriste AI tehnologiju za poništavanje pozadinske buke.
Kada se koriste s drugim komunikacijskim alatima, ove aplikacije mogu poboljšati kvalitetu zvuka poziva.
Zvučna izolacija sobe ili promjena lokacije
Također se možete riješiti pozadinske buke zvučnom izolacijom sobe ili preseljenjem.
Tijekom komunikacijskih sesija, jednostavne promjene poput zatvaranja vrata i prozora ili premještanja u tišu sobu mogu pomoći u smanjenju smetnji buke.
Podešavanje položaja mikrofona i zvučnika
Promjena položaja mikrofona i zvučnika također može pomoći u smanjenju pozadinske buke.
Ako stavite mikrofon bliže ustima, može uhvatiti vaš glas u odnosu na bučne pozadinske zvukove.
Držanje zvučnika podalje od mikrofona može smanjiti količinu povratne informacije i pozadinske buke.
Korištenje urednih uređaja
Uredni uređaji automatski uklanjaju pozadinsku buku za telefonske pozive stvaranjem virtualnog mjehurića za vaš sastanak i smanjenjem buke bez prigušivanja sudionika.
Pametna tehnologija mikrofona i trake zvučnika u Neatu pomaže da zvuk bude kristalno jasan i smanjuje pozadinsku buku.
Smanjenje pozadinske buke u svakodnevnim okruženjima
Buka u pozadini čest je problem u domovima, školama, radnim i javnim mjestima.
Postoje brojne 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 tekstilne tvornice, inženjerska postrojenja, tiskarske preše i metalna industrija.
- Glasni uređaji s bubnjevima koji vrte ili vrte ventilatore u domovima.
- Buka u školama, kao što su učionice, kafeterije, hodnici i igrališta.
- Radna buka u teškim industrijskim i proizvodnim okruženjima, kao što su farme, kafeterije ili barovi.
Strategije za smanjenje pozadinske buke
- Korištenje čepića za uši i barijera.
Koristite čepiće za uši ili slušalice za suzbijanje buke kako biste smanjili ili se riješili pozadinske buke.
Mogu se nositi na poslu ili tijekom spavanja kako bi se smanjila buka iz okoline.
Zidovi, vrata i prozori također se mogu koristiti za smanjenje vibracija i glasnih zvučnih valova.
- Korištenje tiših uređaja.
U domovima, glasne uređaje poput bubnjeva ili ventilatora koji bruje treba zamijeniti tišim uređajima.
To može uvelike smanjiti buku u kući.
- Upotreba strojeva s bijelim/ružičastim šumom.
Strojevi za bijeli šum također se mogu koristiti za prikrivanje pozadinske buke jer proizvode stabilan zvuk koji pomaže prigušiti druge zvukove.
Ali strojevi s bijelim šumom možda nisu najbolji izbor u svim situacijama jer također mogu povećati razinu buke.
- Akustični tretman.
Korištenje materijala kao što su ploče ili pločice za apsorpciju zvučnih valova i smanjenje vremena odjeka naziva se akustički tretman.
Ovo može biti posebno korisno u učionicama i drugim mjestima gdje se odvija učenje gdje buka u pozadini može ometati.
- Inženjerske izmjene.
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 izmjene izvora buke ili okoline na radnom mjestu korištenjem inženjeringa.
Primjeri uključuju:
- Korištenje materijala koji apsorbiraju zvuk u zidovima, podovima i stropovima.
- Zatvaranje ili izolacija bučne opreme.
- Postavljanje barijera ili zvučnih zavjesa za blokiranje ili apsorbiranje buke.
- Osobna zaštitna oprema.
Kada tehnologija nije dovoljna za rješavanje problema, ljudima treba dati i osobnu zaštitnu opremu poput čepića za uši ili štitnika za uši.
Općenito, postoji više načina za smanjenje ili uklanjanje pozadinske buke.
To može uključivati promjenu izvora buke, korištenje osobne zaštitne opreme, preuređivanje namještaja, korištenje akustičnih ploča, sadnju drveća, korištenje strojeva za bijeli/ružičasti zvuk ili zamjenu glasnih uređaja tišim.
Uklanjanje pozadinskog šuma u elektroničkim sustavima
Aktivno uklanjanje buke (ANC)
Tehnologija aktivne kontrole buke (ANC) koristi se u poslovnom svijetu za smanjenje pozadinske buke u elektroničkim sustavima.
ANC tehnologija radi tako da snima pozadinsku buku, invertira signal buke kako bi napravio "protiv buke", a zatim ga dodaje izlaznom signalu.
ANC se može izvesti analognim krugovima ili obradom digitalnih signala.
Digitalno smanjenje šuma (DNR)
Sheme digitalnog smanjenja buke (DNR) napravljene su kako bi se smanjila količina zvuka koju proizvode slušna pomagala kada postoji buka.
DNR algoritmi promatraju valni oblik pozadinske buke i stvaraju signal koji ili mijenja fazu te frekvencije ili je čini slabijom u stvarnom vremenu.
Digital Active Noise Cancellation (ANC) tehnologija poništava pozadinsku buku za>40dB, što je najbolje na tržištu.
Napredni algoritmi
Napredno suzbijanje buke može se izvršiti uz pomoć naprednih algoritama.
Dvostruki višesmjerni mikrofoni ili četverostruki višesmjerni mikrofoni koriste se za primanje zvučnih signala iz okoline.
Ti se audio signali šalju digitalnom procesoru signala (DSP) koji koristi algoritme za odvajanje i uklanjanje pozadinske buke.
S naprednijim algoritmima, to bi moglo uključivati izolaciju i pojačavanje govora kako biste mogli čuti i da vas se čuje jasno bez obzira na to koliko je glasan.
Aktivno poništavanje buke, digitalno smanjenje buke i napredni algoritmi sve su to napredne metode koje se koriste u industriji za smanjenje pozadinske buke u elektroničkim sustavima.
Te stvari možete raditi s analognim sklopovima ili digitalnom obradom signala, a možete koristiti dva ili četiri višesmjerna mikrofona za hvatanje zvukova iz okoline.
Na kraju, napredno potiskivanje buke pomaže odvojiti i blokirati pozadinsku buku, što čini govor jasnijim i smanjuje neželjene zvukove.
Kako ukloniti pozadinsku buku u Audacityju
Savjet: Uključite tipku titlova ako vam je potrebna. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu postavki, ako niste upoznati s govornim jezikom. Možda ćete prvo morati kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.
Mogu li ovi zvukovi biti korisni?
| Korišteno u: | Opis: |
|---|---|
| Zvučno maskiranje: | Na nekim mjestima, poput otvorenih ureda ili bolnica, može biti teško zadržati svoju privatnost i spriječiti ljude da vam smetaju. Maskiranje zvuka jedno je rješenje. To je kada se pozadinska buka namjerno dodaje kako bi se teže čuli razgovori i drugih zvukova. Na primjer, stroj za bijeli šum ili prirodni generator zvuka može se koristiti za stvaranje umirujućeg pozadinskog zvuka koji prikriva zvukove iz okoline koji više odvlače pažnju. |
| Audio vodeni žig: | Audio vodeni žig je način da se prati odakle je audio signal došao ili tko ga posjeduje dodavanjem jedinstvenog identifikatora ili koda. Jedan od načina da to učinite je da audio signalu dodate određenu vrstu pozadinske buke koju ljudi ne mogu čuti ali to može pokupiti softver ili oprema s pravom vrstom senzora. |
| Procesiranje signala: | Neki zadaci obrade signala, kao što je prepoznavanje govora ili obrada slike, mogu se učiniti preciznijima dodavanjem male količine pozadinske buke. To je zato što pozadinska buka može pomoći u smanjenju učinaka pretjeranog opremanja ili pristranosti u sustavu i učiniti ga otpornijim na promjene u unosu. |
| Audio ili glazbena produkcija: | Pozadinska buka može se koristiti na kreativan način za dodavanje teksture ili atmosfere pjesmi ili snimci. Na primjer, zvuk kiše ili prometa može se koristiti u pozadini pjesme za postavljanje određenog ugođaja ili scene. |
| Testiranje i ocjenjivanje: | Tijekom testiranja i ocjenjivanja, pozadinska buka ponekad se može namjerno dodati elektroničkim sustavima kako bi bili sličniji stvarnom svijetu ili kako bi se ispitalo koliko dobro rade pod stresom. Na primjer, proizvođač automobila može testirati elektronički sustav automobila u različitim vrste pozadinske buke kako biste bili sigurni da dobro radi u svim situacijama. |
Zaključak
Na kraju, pozadinska buka veliki je problem u svijetu inženjerstva koji se često zanemaruje.
Kao što smo vidjeli, može utjecati na kvalitetu i pouzdanost elektroničkih sustava i može ga se teško potpuno riješiti.
Ali dobra je vijest da postoji mnogo načina za smanjenje njegovih učinaka, od jednostavnih poput zaštite i uzemljenja do složenijih poput algoritama za obradu signala i aktivnog poništavanja buke.
Inženjeri mogu napraviti elektroničke sustave koji su snažni, pouzdani i učinkoviti ako znaju odakle dolazi pozadinska buka i što mogu učiniti da je se riješe.
Dakle, sljedeći put kada naiđete na bučan elektronički sustav, sjetite se da pozadinska buka nije samo smetnja; to je također inženjerski izazov koji zahtijeva kreativna rješenja i tehničko znanje.
Dijeli…
