ریاضیات

اندازه‌گیری نویز صوتی فرآیندی است که برای ارزیابی کیفیت تجهیزات صوتی ، مانند نوع مورد استفاده در استودیوهای ضبط ، مهندسی پخش ، و وفاداری بالا در خانه انجام می‌شود .

در تجهیزات صوتی، نویز یک صدای خش خش یا وزوز سطح پایین است که در خروجی صدا نفوذ می کند. هر قطعه از تجهیزاتی که سیگنال ضبط شده متعاقباً از آن عبور می کند، مقدار مشخصی نویز الکترونیکی را اضافه می کند که فرآیند حذف این نویز و سایر نویزها کاهش نویز نامیده می شود .

ریشه های نویز – نیاز به وزن گیری [ ویرایش ]

میکروفون‌ها ، تقویت‌کننده‌ها و سیستم‌های ضبط، همگی مقداری نویز الکترونیکی را به سیگنال‌های عبوری از خود اضافه می‌کنند که عموماً به عنوان زمزمه، وزوز یا هیس توصیف می‌شود. همه ساختمان‌ها دارای میدان‌های مغناطیسی و الکترواستاتیک سطح پایینی در داخل و اطراف خود هستند که از سیم‌کشی منبع تغذیه سرچشمه می‌گیرند، و اینها می‌توانند زمزمه را در مسیرهای سیگنال، معمولاً 50 هرتز یا 60 هرتز (بسته به استاندارد تامین برق کشور) و هارمونیک‌های پایین‌تر القا کنند. کابل‌های محافظ به جلوگیری از این امر کمک می‌کنند و در تجهیزات حرفه‌ای که اتصالات طولانی‌تر معمول است، اتصال سیگنال متعادل (اغلب با اتصالات XLR یا تلفن) معمولاً شاغل هستند. هیس نتیجه سیگنال‌های تصادفی است که اغلب از حرکت تصادفی الکترون‌ها در ترانزیستورها و سایر اجزای الکترونیکی یا توزیع تصادفی ذرات اکسید روی نوار مغناطیسی آنالوگ ناشی می‌شود. غالباً در فرکانس‌های بالا شنیده می‌شود، مانند بخار یا هوای فشرده.

تلاش برای اندازه گیری نویز در تجهیزات صوتی به عنوان ولتاژ RMS، با استفاده از یک سطح سنج ساده یا ولت متر، نتایج مفیدی ایجاد نمی کند. ابزار اندازه گیری نویز ویژه مورد نیاز است. این به این دلیل است که نویز حاوی انرژی است که در طیف گسترده ای از فرکانس ها و سطوح پخش می شود و منابع مختلف نویز دارای محتوای طیفی متفاوتی هستند. برای اینکه اندازه‌گیری‌ها امکان مقایسه عادلانه سیستم‌های مختلف را فراهم کنند، باید با استفاده از یک ابزار اندازه‌گیری که به روشی مطابق با نحوه شنیدن صداها پاسخ می‌دهد، انجام شود. از این پس، سه الزام دنبال می شود. اولاً، مهم است که فرکانس‌های بالاتر یا پایین‌تر از فرکانس‌هایی که حتی بهترین گوش‌ها می‌توانند آن‌ها را بشنوند، فیلتر شده و با محدود کردن پهنای باند (معمولاً ۲۲ هرتز تا ۲۲ کیلوهرتز) نادیده گرفته شوند. ثانیاًوزن دادن . ثالثاً، یکسو کننده یا آشکارساز که برای تبدیل سیگنال نویز متناوب متغیر به یک نمایش مثبت ثابت از سطح استفاده می‌شود، باید زمان لازم را برای پاسخگویی کامل به پیک‌های مختصر به همان میزانی که گوش‌های ما انجام می‌دهد، داشته باشد. باید دینامیک درستی داشته باشد .

بنابراین، اندازه‌گیری مناسب نویز، مستلزم استفاده از یک روش مشخص، با پهنای باند اندازه‌گیری و منحنی وزن، و دینامیک یکسوکننده است. دو روش اصلی تعریف شده توسط استانداردهای فعلی عبارتند از A-weighting و ITU-R 468 (که قبلاً به عنوان وزن CCIR شناخته می شد ).

A-weighting [ ویرایش ]

A-weighting از یک منحنی وزن بر اساس خطوط با بلندی مساوی استفاده می کند که حساسیت شنوایی ما را به تن های خالص توصیف می کند، اما معلوم شد که این فرض که چنین خطوطی برای اجزای نویز معتبر هستند اشتباه بوده است. [ نیاز به ذکر منبع ] در حالی که منحنی وزن A در حدود 2 دسی بل در حدود 2 کیلوهرتز به اوج خود می رسد، مشخص می شود که حساسیت ما به نویز حدود 12.2 دسی بل در 6 کیلوهرتز به اوج خود می رسد. [ نیازمند منبع ]

وزن دهی ITU-R 468 [ ویرایش ]

هنگامی که اندازه‌گیری‌ها در بررسی‌های تجهیزات مصرف‌کننده در اواخر دهه 1960 مورد استفاده قرار گرفتند، آشکار شد که آنها همیشه با آنچه شنیده می‌شد همبستگی نداشتند. به طور خاص، معرفی کاهش نویز Dolby B در ضبط‌کننده‌های کاست باعث می‌شود صدای آن‌ها 10.2 دسی‌بل کم‌تر باشد، اما آن‌ها 10.2 دسی‌بل بهتر اندازه‌گیری نکردند. سپس روش‌های جدید مختلفی ابداع شد، از جمله روشی که از فیلتر وزن سخت‌تر و یکسو کننده شبه پیک استفاده می‌کرد که به عنوان بخشی از استاندارد آلمانی DIN2 45500 Hi-Fi تعریف شده بود. این استاندارد که دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد، تلاش می کند حداقل الزامات عملکرد را در همه زمینه ها برای بازتولید با وفاداری بالا وضع کند .

معرفی رادیو FM ، که همچنین صدای خش خش غالباً با فرکانس بالا را تولید می کند، ماهیت نامطلوب وزن A-weighting را نیز نشان داد و بخش تحقیقات بی بی سی یک پروژه تحقیقاتی را برای تعیین اینکه کدام یک از چندین ویژگی فیلتر وزن و یکسو کننده نتایج را به دست آورد، انجام داد. مطابق با قضاوت گروه شنوندگان، با استفاده از طیف گسترده ای از انواع مختلف نویز. گزارش بخش تحقیقات بی‌بی‌سی EL-17 اساس چیزی است که به عنوان توصیه 468 CCIR شناخته می‌شود، که هم یک منحنی وزنی جدید و هم یکسو کننده شبه اوج را مشخص می‌کند . این استاندارد انتخابی برای پخش کنندگان در سراسر جهان شد و توسط Dolby نیز پذیرفته شد، برای اندازه گیری سیستم های کاهش نویز آن که به سرعت در حال تبدیل شدن به استاندارد در صدای سینما و همچنین در استودیوهای ضبط و خانه بودند.

اگرچه آنها چیزی را که ما واقعاً می شنویم نشان می دهند، وزن نویز ITU-R 468 ارقامی را ارائه می دهد که معمولاً 112 دسی بل بدتر از وزن A است، واقعیتی که مقاومت بخش های بازاریابی را به همراه داشت [ بی طرفی مورد بحث است ] [ مشکوک – بحث ] تمایلی به بیان بدتر ندارند. مشخصات تجهیزات آنها نسبت به عموم مردم استفاده شده بود. دالبی سعی کرد با معرفی نسخه‌ای از خود به نام CCIR-Dolby که یک شیفت ۶۲ دسی‌بل در نتیجه (و یک یکسو کننده متوسط ​​خواندن ارزان‌تر) داشت، این مشکل را حل کند، اما این فقط مسائل را گیج کرد و بسیار مورد تایید CCIR قرار گرفت. . [ نیازمند منبع ]

با از بین رفتن CCIR، استاندارد 468 اکنون به عنوان ITU-R 468 توسط اتحادیه بین المللی مخابرات حفظ می شود و بخشی از بسیاری از استانداردهای ملی و بین المللی، به ویژه توسط IEC ( کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی ) و BSI (BSI) است. موسسه استاندارد بریتانیا ). این تنها راه اندازه گیری نویز است که امکان مقایسه منصفانه را فراهم می کند. و با این حال، A-weighting ناقص اخیراً در زمینه مصرف‌کننده بازگشته است، به این دلیل ساده که ارقام پایین‌تری را ارائه می‌دهد که توسط بخش‌های بازاریابی چشمگیرتر تلقی می‌شوند. [ بی طرفی مورد مناقشه است ] [ مشکوک - بحث ]

نسبت سیگنال به نویز و محدوده دینامیکی [ ویرایش ]

مشخصات تجهیزات صوتی معمولاً شامل عبارت‌های نسبت سیگنال به نویز و محدوده دینامیکی است که هر دو تعاریف متعددی دارند که گاهی اوقات به عنوان مترادف در نظر گرفته می‌شوند. معنی دقیق باید همراه با اندازه گیری مشخص شود.

آنالوگ [ ویرایش ]

محدوده دینامیکی به معنی [ مشخص کردن ] تفاوت بین حداکثر سطح و سطح نویز استفاده می شود، با حداکثر سطح به عنوان سیگنال قطع با THD+N مشخص شده تعریف می شود. این اصطلاح به دلیل تمایل [ نیازمند منبع ] برای اشاره به محدوده دینامیکی پخش‌کننده‌های سی‌دی به معنای سطح نویز در یک ضبط خالی بدون درهم و برهم شدن (به عبارت دیگر، فقط محتوای نویز آنالوگ در خروجی) خراب شده است. این به خصوص مفید نیست. به خصوص از آنجایی که بسیاری از پخش‌کننده‌های CD در غیاب سیگنال، از خاموش شدن خودکار استفاده می‌کنند.

از اوایل دهه 1990، نویسندگان مختلفی مانند جولیان دان پیشنهاد کرده اند که محدوده دینامیکی در حضور یک سیگنال تست سطح پایین اندازه گیری شود. بنابراین، هرگونه سیگنال جعلی ناشی از سیگنال تست یا اعوجاج، نسبت سیگنال به نویز را کاهش نخواهد داد. [1] این همچنین نگرانی‌های مربوط به قطع کردن مدارها را برطرف می‌کند.

دیجیتال [ ویرایش ]

در سال 1999، استیون هریس و کلیف سانچز سیروس لاجیک مقاله‌ای با عنوان «اندازه‌گیری کیفیت صوتی رایانه شخصی» منتشر کردند که در آن آمده بود:

محدوده دینامیکی نسبت سطح سیگنال در مقیاس کامل به کف نویز RMS است [ زمانی که به عنوان؟ ] ، در حضور سیگنال، بیان شده در dB2 FS. این مشخصات به صورت یک عدد مطلق ارائه می شود و گاهی اوقات در حضور سیگنال به آن نسبت سیگنال به نویز (SNR) نیز گفته می شود. برچسب SNR نباید به دلیل سردرگمی صنعت در مورد تعریف دقیق استفاده شود. DR را می توان با استفاده از اندازه گیری THD+N با سیگنال FS -602 دسی بل اندازه گیری کرد. این دامنه کم به اندازه کافی کوچک است تا هرگونه غیرخطی بودن سیگنال بزرگ را به حداقل برساند، اما به اندازه کافی بزرگ است تا اطمینان حاصل شود که سیستم مورد آزمایش در حال اجرا است. ممکن است از سایر دامنه های سیگنال آزمایشی استفاده شود، مشروط بر اینکه سطح سیگنال به گونه ای باشد که اجزای اعوجاج ایجاد نشود.

در سال 2000 AES سند اطلاعات AES 6id-2000 را منتشر کرد که محدوده دینامیکی را به عنوان "20 برابر لگاریتم نسبت سیگنال در مقیاس کامل به کف نویز rms در حضور سیگنال، بیان شده در dB2 FS" تعریف می‌کند. :

این مشخصات گاهی اوقات به عنوان نسبت سیگنال به نویز (SNR) در حضور یک سیگنال نامیده می شود. برچسب SNR نباید به دلیل سردرگمی صنعت در مورد تعریف دقیق استفاده شود. SNR اغلب برای نشان دادن نسبت سیگنال به نویز استفاده می شود و سطح نویز بدون سیگنال اندازه گیری می شود. این اغلب می‌تواند نتیجه خوش‌بینانه‌ای به‌دلیل مدارهای بی‌صدا به همراه داشته باشد، که در صورت عدم وجود سیگنال، نویز را قطع می‌کنند.

همچنین ببینید [ ویرایش ]

• اندازه گیری کیفیت صدا
• سر و صدا
• سطح سنج صدا
• وزن گیری نویز ITU-R 468
• اندازه گیری نویز
• اتاق سر
• فیلتر وزن
• کانتور با صدای برابر
• منحنی های فلچر-مانسون

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Audio_noise_measurement