Uvod V Hrup Ozadja V Tehniki

Kot študent strojništva ali inženir veste, da so elektronski sistemi povsod, od vašega telefona do avtomobila do naprav v vašem domu.

Morda pa ne veste, da imajo ti sistemi skritega sovražnika, ki lahko vpliva na to, kako dobro delujejo in kako zanesljivi so: hrup v ozadju.

Hrup v ozadju, kot je brnenje električnih žic ali motnje drugih naprav, lahko poslabša kakovost signalov in oteži delovanje elektronskih sistemov.

Zaradi tega je pomembno vedeti veliko o hrupu v ozadju in kako se ga učinkovito znebiti.

V tej objavi v spletnem dnevniku bomo spoznali hrup v ozadju, vključno s tem, od kod izvira, kaj počne in kako preprečiti, da bi pokvaril elektroniko.

Razumevanje šuma ozadja v elektronskih sistemih

Formalna opredelitev:

Neželeni signali, ki so vedno prisotni v elektronskem ali drugem sistemu, ne glede na to, ali je nezaželen signal prisoten ali ne.

Šum v ozadju je vsaka energija, ki je neželena ali moteča in ovira komunikacijski signal. Lahko izvira iz naravnih stvari, kot so veter, dež, sneg, temperatura, vlaga in lunina gravitacijska sila.

Lahko izvira tudi iz stvari, ki so jih izdelali ljudje, kot so elektronski sistemi, spektralna gostota moči, magnetna polja, daljnovodi, generatorji, elektrarne, računalniki ali mobilni telefoni.

Šum v ozadju vpliva na kakovost signalov v elektronskih sistemih, saj ljudem otežuje komunikacijo.

Šum je napaka ali naključna motnja koristnega informacijskega signala v komunikacijskem kanalu, ki ni zaželena.

S/N ali SNR pomeni razmerje med signalom in šumom.

Razmerje med signalom in šumom (S/N ali SNR) je način za primerjavo moči želenega signala z močjo hrupa v ozadju. Ko gre za omrežne storitve, je višje razmerje S/N boljše od nižjega.

Če je razmerje S/N signalov Wi-Fi prenizko, lahko na primer škodi delovanju omrežja, saj naprave težje ločijo želeni signal od hrupa.

To lahko povzroči opuščanje paketov in pošiljanje podatkov znova in znova, kar zmanjša prepustnost in poveča zakasnitev.

Kako oklop in ozemljitev pomagata zmanjšati hrup v ozadju

Zaščita in ozemljitev lahko pomagata zmanjšati hrup v ozadju v elektronskih sistemih, tako da se vsem napravam zagotovi ena točka ozemljitve, preprečijo ozemljitvene zanke, povečajo razdaljo med mrežami napadalcev in žrtev, uporabijo zaščiteni kabli in vzpostavijo ustrezen ozemljitveni sistem.

Zaščitene kable lahko uporabite za preprečevanje vdora elektrostatičnega hrupa v prevodnike in za zadrževanje elektrostatičnega hrupa v oklopu. Pravilna uporaba zaščitenih kablov bo pomagala zmanjšati elektrostatični šum, ki izvira iz skupnega načina.

Da bi imel sistem DAQ manj težav s hrupom, je treba med fazo načrtovanja in namestitve izvesti ozemljitev in ozemljitev.

Z upoštevanjem teh najboljših praks lahko zmanjšate količino signalnega šuma, ki vpliva na omrežja za krmiljenje procesov, in zagotovite pravilno delovanje elektronskih sistemov.

Zaščita lahko pomaga zmanjšati elektromagnetne motnje (EMI) in radiofrekvenčne motnje (RFI), tako da med napravo in virom motenj postavi prevodno pregrado.

Odklepanje moči hrupa v ozadju: od motečega do ustvarjalnega orodja

Še vedno težko razumeti? Naj malo spremenim pogled:

Vam je dovolj kristalno čistega zvoka in preprostih povezav na vaših napravah? Ali želite narediti svoje elektronske sisteme težje in bolj frustrirajoče za uporabo? No, vse kar morate storiti je, da poslušate hrup v ozadju! Da, tako je.

Popolnoma delujoč sistem lahko spremenite v kaotično zmešnjavo, tako da pustite, da nezaželeni signali, ki so vedno prisotni v elektronskih sistemih, divjajo.

Nam ne verjamete? Samo usedite se, umirite se in pustite, da hrup v ozadju naredi svoje!

V redu, to je bila samo šala, ki je izgledala kot TV oglas.

Zdaj pa se vrnimo k razlagi...

Merjenje in kvantifikacija hrupa v ozadju

Hrup iz ozadja lahko vpliva na elektronske sisteme.

To lahko zmanjša kakovost signalov in vpliva na delovanje omrežja.

Pomembno je meriti in šteti hrup v ozadju, da boste lahko bolje razumeli, kako vpliva na vas, in našli načine, kako se ga znebiti.

Metode za merjenje hrupa v ozadju

V elektronskih sistemih obstaja več načinov za merjenje in štetje hrupa v ozadju.

Vir hrupa, ki pošlje znani signal hrupa v tokokrog, ki nas zanima, je eden od načinov za to.

To omogoča merjenje količine naključnega šuma v vezju.

Faktor šuma se uporablja tudi pri metodi ojačanja, ki je še en način za merjenje hrupa v ozadju v vezju.

Šumna vrednost vezja se meri z metodo ojačanja.

Številka hrupa je merilo, koliko hrupa doda vezje signalu, ki ga daje.

Spektralni analizator lahko izmeri tudi količino hrupa na izhodu.

Ta naprava meri spekter moči signala in jo je mogoče uporabiti za iskanje virov šuma in ugotavljanje njihove glasnosti.

Merske enote za ravni električnega šuma

Enote za merjenje ravni električnega hrupa vključujejo električno moč N v vatih ali dBm, povprečno kvadratno napetost (RMS) v voltih, dBV, in srednjo kvadratno napako (MSE) v voltih na kvadrat.

Merilniki ravni zvoka

Merilniki ravni zvoka so orodja, ki merijo količino hrupa v decibelih (dB).

Te naprave imajo nastavitev, imenovano A-ponderiranje, ki spremeni odčitke, da se ujemajo z načinom, kako se človeško uho odziva na različne frekvence.

Merilniki ravni zvoka se pogosto uporabljajo za merjenje glasnosti okolja in so pomembno orodje za določanje pravil in predpisov glede hrupa.

Razmerje med signalom in šumom (S/N)

Razmerje med signalom in šumom (S/N) je način za primerjavo moči želenega signala z močjo šuma v ozadju.

S/N se običajno meri v decibelih, za določitev pa lahko uporabite logaritem z osnovo 10.

Na primer, če merite v mikrovoltih, lahko uporabite to formulo: S/N = 20 log10(Ps/Pn), kjer je Ps moč signala in Pn moč hrupa v ozadju.

Viri hrupa v ozadju v elektronskih sistemih in kako jih zmanjšati ali odpraviti

Hrup lahko prihaja tako od znotraj kot od zunaj elektronskih sistemov. Hrup, ki prihaja iz notranjosti ojačevalnika, se imenuje notranji šum. Hrup, ki prihaja izven sistema, se imenuje zunanji hrup.

Prevodni hrup, ki pride v sistem prek kablov, in sevani hrup, ki pride od nekje drugje skozi zrak ali vakuum, sta obe vrsti zunanjega hrupa.

Elektronska vezja v napravah, ki niso dobro izdelana in ne blokirajo dovolj hrupa tako od znotraj kot od zunaj, bodo prav tako bolj dovzetna za signalni šum.

Filtriranje in ozemljitev

Eden od načinov za zmanjšanje ali odstranitev hrupa v ozadju v elektronskih sistemih je namestitev filtrov na kable, od koder hrup prihaja.

Če želite to narediti, lahko na kabel dodate feritne sponke, da postane bolj induktiven.

Da bi imeli sistemi DAQ manj težav s hrupom, morajo biti zasnovani in nameščeni z ustrezno ozemljitvijo in ozemljitvijo.

Nastavitev ozemljitvene ravnine lahko pomaga zmanjšati hrup in zagotoviti, da imajo vsa vezja v sistemu enak referenčni potencial, tako da je mogoče primerjati različne signale.

Zmanjšanje pasovne širine

Zmanjšanje pasovne širine sistema je še en dober način za zmanjšanje šuma signala.

To je enako kot skrajšanje časa merjenja digitalnega signala.

Če ima ojačevalnik enako pasovno širino kot signal, ki ga ojača, bo dodal manj zunanjega šuma kot tisti z večjo pasovno širino.

Tehnike za odstranjevanje hrupa v ozadju iz zvočnih ali videoposnetkov in najboljše prakse za preprečevanje hrupa v ozadju

Odstranjevanje hrupa v ozadju

Obstajajo različni načini, kako se znebiti šuma v ozadju avdio ali video posnetkov.

Eden od načinov je uporaba filtra, kot je zvočni učinek zmanjševanja hrupa v TechSmith Camtasia ali učinek zmanjševanja hrupa v Audacity, ki vključuje izolacijo posnetka in klikanje Effect, Noise Reduction, Get Noise Profile.

Obstajajo tudi programska orodja, kot so Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad in NoiseGate, ki jih je mogoče prenesti in uporabiti za zmanjšanje hrupa v ozadju.

Preprečevanje hrupa v ozadju

Obstaja nekaj najboljših praks, s katerimi lahko preprečite snemanje hrupa v ozadju.

Eden od učinkovitih pristopov je snemanje v tihem okolju.

To lahko storite tako, da zmanjšate prostor med motivom in mikrofonom ter povečate prostor med mikrofonom in šumom.

Kadar je mogoče, je pomembno tudi, da se znebite virov hrupa v ozadju.

Na primer, lahko izklopite bližnje klimatske naprave ali se preselite na novo mesto z manj hrupa prometa.

Uporaba usmerjenih mikrofonov lahko tudi pomaga zmanjšati hrup v ozadju, tako da se osredotočite na vir zvoka in zmanjšate zvoke iz drugih smeri.

Vetrobranska stekla in ojačitev mikrofona

Uporaba dobrih vetrobranskih zaslonov na mikrofonih pri snemanju zunaj je še en dober način za preprečevanje hrupa v ozadju.

Odvisno od naprave, ki se uporablja za snemanje zvokov, lahko spreminjanje ravni ojačitve ali ojačanja mikrofona tudi zmanjša hrup.

Akcijski načrt

Nazadnje je pomembno, da se naučite ravnati s hrupom v ozadju in naredite načrt, kaj storiti, če se med snemanjem ali sestankom pojavi nepričakovan hrup.

To lahko pomaga izboljšati zvok in zmanjša hrup v ozadju.

Odpravljanje hrupa v ozadju v komunikacijskih tehnologijah

Hrup v ozadju je lahko velik problem med spletnimi sestanki ali video klici.

Obstaja nekaj načinov, kako se znebiti hrupa v ozadju iz računalniških mikrofonov ali slušalk, kar je dobra novica.

Uporaba vgrajenih funkcij za odpravljanje hrupa

Številne oblike komunikacije imajo vgrajene funkcije za odpravljanje hrupa, ki olajšajo slišanje med sestanki ali klici, ko je v ozadju hrup.

Na primer, namizna aplikacija Microsoft Teams in aplikacija za iOS imata tri stopnje zatiranja hrupa, ki udeležencem sestanka pomagata ostati pri nalogi.

Uporaba aplikacij za odstranjevanje hrupa v ozadju drugih proizvajalcev

Drug način, da se znebite hrupa v ozadju, je uporaba aplikacij, kot je Krisp, ki uporabljajo tehnologijo, ki jo poganja AI, da izničijo hrup v ozadju.

Če jih uporabljate z drugimi komunikacijskimi orodji, lahko te aplikacije izboljšajo kakovost zvoka klicev.

Zvočna izolacija sobe ali sprememba lokacije

Hrupa iz ozadja se lahko znebite tudi tako, da zvočno izolirate sobo ali se preselite.

Med komunikacijskimi sejami lahko preproste spremembe, kot je zapiranje vrat in oken ali premik v tišjo sobo, pomagajo zmanjšati hrupne motnje.

Prilagoditev položaja mikrofona in zvočnika

Če spremenite lokacijo mikrofona in zvočnikov, lahko tudi zmanjšate hrup v ozadju.

Če mikrofon postavite bližje ustom, lahko zazna vaš glas prek hrupnih zvokov v ozadju.

Če zvočnike držite stran od mikrofona, lahko zmanjšate količino povratnih informacij in hrupa v ozadju.

Uporaba čistih naprav

Čiste naprave samodejno odpravijo hrup v ozadju telefonskih klicev tako, da ustvarijo navidezni mehurček za vaš sestanek in zmanjšajo hrup, ne da bi zadušili udeležence.

Tehnologija pametnega mikrofona in vrstice zvočnikov v Neatu poskrbi za kristalno čist zvok in zmanjša hrup v ozadju.

Zmanjšanje hrupa v ozadju v vsakdanjem okolju

Hrup v ozadju je pogosta težava v domovih, šolah, na delovnem mestu in na javnih mestih.

Obstaja več stvari, ki jih je mogoče storiti, da zmanjšate ali se znebite hrupa v ozadju.

Viri hrupa v ozadju v vsakdanjem okolju

Nekateri pogosti viri hrupa v ozadju v vsakdanjem življenju so:

• Industrijski viri, kot so tekstilne tovarne, inženirski obrati, tiskarski stroji in kovinska industrija.
• Glasne naprave z ropotajočimi bobni ali brnečimi ventilatorji v domovih.
• Hrup v šolah, na primer v učilnicah, kavarnah, na hodnikih in na igriščih.
• Poklicni hrup v težkih industrijskih in proizvodnih okoljih, kot so kmetije, kavarne ali bari.

Strategije za zmanjšanje hrupa v ozadju

• Uporaba ušesnih čepkov in ovir.

Uporabite ušesne čepke ali slušalke za zmanjšanje hrupa, da zmanjšate ali se znebite hrupa v ozadju.

Te lahko nosite v službi ali med spanjem, da zmanjšate količino hrupa iz okolja.

Stene, vrata in okna lahko uporabite tudi za zmanjšanje vibracij in glasnih zvočnih valov.

• Uporaba tišjih aparatov.

V domovih je treba glasne naprave, kot so ropotajoči bobni ali brneči ventilatorji, zamenjati s tišjimi.

To lahko močno zmanjša hrup v domu.

• Uporaba strojev z belim/rožnatim šumom.

Stroje z belim šumom lahko uporabite tudi za prikrivanje hrupa v ozadju, saj oddajajo enakomeren zvok, ki pomaga zadušiti druge zvoke.

Toda stroji z belim šumom morda niso najboljša izbira v vseh situacijah, saj lahko tudi povečajo raven hrupa.

• Akustična obdelava.

Uporaba materialov, kot so plošče ali ploščice, za absorbiranje zvočnih valov in skrajšanje časa odmeva, se imenuje akustična obdelava.

To je lahko še posebej koristno v učilnicah in na drugih mestih, kjer poteka učenje, kjer lahko hrup v ozadju moti.

• Inženirske spremembe.

Na delovnih mestih, kjer je hrupa preveč, bi morali delodajalci ugotoviti, katera področja ali naloge povzročajo preveč hrupa, in sprejeti ukrepe za zmanjšanje hrupa.

To bi lahko pomenilo spremembo vira hrupa ali okolja na delovnem mestu z inženiringom.

Primeri vključujejo:

• Uporaba materialov, ki absorbirajo zvok, v stenah, tleh in stropih.
• Zapiranje ali izolacija hrupne opreme.
• Namestitev pregrad ali zvočnih zaves za blokiranje ali absorpcijo hrupa.
• Osebna varovalna oprema.

Kadar tehnologija ni dovolj za rešitev težave, je treba ljudem zagotoviti tudi osebno zaščitno opremo, kot so čepki za ušesa ali glušniki.

Na splošno obstaja več načinov, kako zmanjšati ali odpraviti hrup v ozadju.

To lahko vključuje spreminjanje vira hrupa, uporabo osebne zaščitne opreme, preurejanje pohištva, uporabo akustičnih plošč, sajenje dreves, uporabo belih/rožnatih naprav za hrup ali zamenjavo glasnih naprav s tišjimi.

Odpravljanje hrupa v ozadju v elektronskih sistemih

Aktivno odpravljanje hrupa (ANC)

Tehnologija aktivnega nadzora hrupa (ANC) se v poslovnem svetu uporablja za zmanjšanje hrupa v ozadju v elektronskih sistemih.

Tehnologija ANC deluje tako, da posname hrup v ozadju, obrne signal hrupa v "protišum" in ga nato doda izhodnemu signalu.

ANC je mogoče izvesti z analognimi vezji ali z obdelavo digitalnih signalov.

Digitalno zmanjšanje šuma (DNR)

Sheme digitalnega zmanjševanja hrupa (DNR) so narejene za zmanjšanje količine zvoka, ki ga slušni aparati oddajajo ob hrupu.

Algoritmi DNR preučijo valovno obliko hrupa v ozadju in ustvarijo signal, ki spremeni fazo te frekvence ali jo oslabi v realnem času.

Tehnologija digitalnega aktivnega odpravljanja hrupa (ANC) izniči hrup v ozadju za>40 dB, kar je najboljše na trgu.

Napredni algoritmi

Napredno dušenje hrupa je mogoče izvesti s pomočjo naprednih algoritmov.

Dvojni vsesmerni mikrofoni ali štirje vsesmerni mikrofoni se uporabljajo za zajemanje zvočnih signalov iz okolja.

Ti zvočni signali so poslani digitalnemu signalnemu procesorju (DSP), ki uporablja algoritme za pomoč pri ločevanju in odstranjevanju hrupa iz ozadja.

Z naprednejšimi algoritmi bi to lahko vključevalo izolacijo in ojačanje govora, tako da lahko slišite in vas slišijo jasno, ne glede na to, kako glasen je.

Aktivno odpravljanje hrupa, digitalno zmanjšanje hrupa in napredni algoritmi so vse napredne metode, ki se uporabljajo v industriji za zmanjšanje hrupa v ozadju v elektronskih sistemih.

Te stvari lahko naredite z analognimi vezji ali digitalno obdelavo signalov in morda uporabite dva ali štiri vsesmerne mikrofone, da zajamete zvoke iz okolja.

Na koncu napredno dušenje hrupa pomaga ločiti in blokirati hrup v ozadju, zaradi česar je govor jasnejši in zmanjša neželene zvoke.

Kako odstraniti šum v ozadju v Audacity

Nasvet: Vklopite gumb za napise, če ga potrebujete. V gumbu z nastavitvami izberite »samodejno prevajanje«, če govorjenega jezika niste seznanjeni. Morda boste morali najprej klikniti jezik videoposnetka, preden postane vaš najljubši jezik na voljo za prevod.

Ali so ti zvoki lahko koristni?

Uporablja se v:	Opis:
Maskiranje zvoka:	Na nekaterih mestih, kot so pisarne odprtega tipa ali bolnišnice, je lahko težko ohraniti vašo zasebnost in preprečiti, da bi vas ljudje motili. Ena od rešitev je maskiranje zvoka. To je, ko se hrup v ozadju doda namerno, da je težje slišati pogovore in druge zvoke. Na primer, lahko uporabite napravo za beli šum ali naravni generator zvoka, da ustvarite pomirjujoč zvok v ozadju, ki prekrije bolj moteče zvoke v okolju.
Avdio vodni žig:	Zvočni vodni žig je način sledenja, od kod prihaja zvočni signal ali kdo je njegov lastnik, tako da mu dodate edinstven identifikator ali kodo. Eden od načinov za to je, da zvočnemu signalu dodate določeno vrsto hrupa v ozadju, ki ga ljudje ne slišijo toda to lahko zazna programska oprema ali oprema s pravo vrsto senzorjev.
Obdelava signala:	Nekatera opravila obdelave signalov, kot je prepoznavanje govora ali obdelava slik, lahko postanejo natančnejša z dodajanjem majhne količine hrupa v ozadju. To je zato, ker lahko hrup v ozadju pomaga zmanjšati učinke prenapetosti ali pristranskosti v sistemu in ga naredi bolj odpornega na spremembe vnosa.
Avdio ali glasbena produkcija:	Hrup v ozadju lahko uporabite na kreativen način, da dodate teksturo ali vzdušje pesmi ali posnetku. Na primer, zvok dežja ali prometa lahko uporabite v ozadju pesmi, da nastavite določeno razpoloženje ali prizor.
Testiranje in ocenjevanje:	Med preskušanjem in ocenjevanjem se lahko elektronskim sistemom včasih namenoma doda hrup v ozadju, da bi bili bolj podobni resničnemu svetu ali da bi preizkusili, kako dobro delujejo pod stresom. Proizvajalec avtomobila lahko na primer preizkusi elektronski sistem avtomobila v različnih vrste hrupa v ozadju, da zagotovite dobro delovanje v vseh situacijah.

Zaključek

Na koncu je hrup v ozadju velik problem v svetu inženiringa, ki je pogosto spregledan.

Kot smo videli, lahko vpliva na kakovost in zanesljivost elektronskih sistemov in se ga je težko popolnoma znebiti.

Toda dobra novica je, da obstaja veliko načinov za zmanjšanje njegovih učinkov, od preprostih, kot sta zaščita in ozemljitev, do bolj zapletenih, kot so algoritmi za obdelavo signalov in aktivno odpravljanje hrupa.

Inženirji lahko izdelajo elektronske sisteme, ki so močni, zanesljivi in ​​učinkoviti, če vedo, od kod prihaja hrup v ozadju in kaj lahko storijo, da se ga znebijo.

Torej, naslednjič, ko naletite na hrupni elektronski sistem, ne pozabite, da hrup v ozadju ni le moteč; je tudi inženirski izziv, ki zahteva kreativne rešitve in tehnično znanje.