Como estudiante de ingeniería o ingeniero, sabe que los sistemas electrónicos están en todas partes, desde su teléfono hasta su automóvil y los electrodomésticos de su hogar.
Pero es posible que no sepa que estos sistemas tienen un enemigo oculto que puede afectar su funcionamiento y su fiabilidad: el ruido de fondo.
El ruido de fondo, como el zumbido de los cables eléctricos o la interferencia de otros dispositivos, puede dañar la calidad de las señales y dificultar el funcionamiento de los sistemas electrónicos.
Debido a esto, es importante saber mucho sobre el ruido de fondo y cómo deshacerse de él de manera efectiva.
En esta publicación de blog, aprenderemos sobre el ruido de fondo, incluso de dónde viene, qué hace y cómo evitar que arruine la electrónica.
Comprender el ruido de fondo en los sistemas electrónicos
Definicion formal:
Las señales no deseadas que siempre están presentes en un sistema electrónico o de otro tipo, independientemente de si la señal no deseada está presente o no.
El ruido de fondo es cualquier energía no deseada o molesta que se interpone en el camino de una señal de comunicación. Puede provenir de cosas naturales como el viento, la lluvia, la nieve, la temperatura, la humedad y la atracción gravitacional de la luna.
También puede provenir de cosas que la gente ha hecho, como sistemas electrónicos, densidad espectral de energía, campos magnéticos, líneas de transmisión, generadores, centrales eléctricas, computadoras o teléfonos celulares.
El ruido de fondo afecta la calidad de las señales en los sistemas electrónicos al dificultar la comunicación de las personas.
El ruido es un error o perturbación aleatoria de una señal de información útil en un canal de comunicación que no se desea.
S/N o SNR significa relación señal-ruido.
La relación señal-ruido (S/N o SNR) es una forma de comparar la intensidad de una señal deseada con la intensidad del ruido de fondo. Cuando se trata de servicios de red, una relación S/N más alta es mejor que una más baja.
Si la relación S/N de las señales Wi-Fi es demasiado baja, por ejemplo, puede perjudicar el rendimiento de la red porque dificulta que los dispositivos distingan la señal que buscan del ruido.
Esto puede hacer que los paquetes se descarten y los datos se envíen una y otra vez, lo que reduce el rendimiento y aumenta la latencia.
Cómo el blindaje y la conexión a tierra ayudan a reducir el ruido de fondo
El blindaje y la conexión a tierra pueden ayudar a reducir el ruido de fondo en los sistemas electrónicos al brindar a todos los dispositivos un único punto de conexión a tierra, evitar bucles de conexión a tierra, aumentar la distancia entre las redes del agresor y la víctima, usar cables blindados y establecer un sistema de conexión a tierra adecuado.Los cables blindados se pueden usar para evitar que el ruido electrostático entre en los conductores y para mantener el ruido electrostático dentro del blindaje. El uso correcto de cables blindados ayudará a reducir el ruido electrostático que proviene del modo común.
Para que el sistema DAQ tenga menos problemas de ruido, la puesta a tierra y la conexión a tierra deben realizarse durante las fases de diseño e instalación.
Al seguir estas mejores prácticas, puede reducir la cantidad de ruido de señal que afecta las redes de control de procesos y asegurarse de que los sistemas electrónicos funcionen correctamente.
El blindaje puede ayudar a reducir la interferencia electromagnética (EMI) y la interferencia de radiofrecuencia (RFI) al colocar una barrera conductora entre el dispositivo y la fuente de interferencia.
Desbloquear el poder del ruido de fondo: de molestia a herramienta creativa
¿Todavía es difícil de entender? Déjame cambiar un poco el punto de vista:
¿Estás harto de tener un sonido nítido y conexiones fáciles en tus dispositivos? ¿Quiere que sus sistemas electrónicos sean más difíciles y frustrantes de usar? ¡Bueno, todo lo que tienes que hacer es escuchar el ruido de fondo! Si, eso es correcto.
Puede convertir un sistema que funciona perfectamente en un caos dejando que las señales no deseadas que siempre están presentes en los sistemas electrónicos se vuelvan locas.
¿No nos crees? ¡Solo siéntate, tómatelo con calma y deja que el ruido de fondo haga lo suyo!
De acuerdo, solo fue una broma hecha para parecer un anuncio de televisión.
Ahora volvamos a la explicación...
Medición y cuantificación del ruido de fondo
El ruido de fondo puede afectar a los sistemas electrónicos.
Esto puede disminuir la calidad de las señales y afectar el funcionamiento de una red.
Es importante medir y contar el ruido de fondo para que pueda comprender mejor cómo le afecta y encontrar formas de deshacerse de él.
Métodos para medir el ruido de fondo
En los sistemas electrónicos, hay varias formas de medir y contar el ruido de fondo.
Una fuente de ruido que envía una señal de ruido conocida al circuito de interés es una forma de hacerlo.
Esto permite medir cuánto ruido aleatorio hay en un circuito.
El factor de ruido también se usa en el método de ganancia, que es otra forma de medir el ruido de fondo en un circuito.
La figura de ruido de un circuito se mide por el método de ganancia.
La cifra de ruido es una medida de cuánto ruido agrega el circuito a la señal que recibe.
Un analizador de espectro también puede medir la cantidad de potencia de ruido en la salida.
Este dispositivo mide el espectro de potencia de una señal y se puede usar para encontrar fuentes de ruido y determinar qué tan fuertes son.
Unidades de medida de los niveles de ruido eléctrico
Las unidades de medición del nivel de ruido eléctrico incluyen la potencia eléctrica N en vatios o dBm, la raíz cuadrática media (RMS) del voltaje en voltios, dBV y el error cuadrático medio (MSE) en voltios al cuadrado.
Medidores de nivel de sonido
Los sonómetros son herramientas que miden la cantidad de ruido en decibelios (dB).
Estos dispositivos tienen una configuración llamada ponderación A que cambia las lecturas para que coincidan con la forma en que el oído humano responde a diferentes frecuencias.
Los medidores de nivel de sonido a menudo se usan para medir qué tan ruidoso es el ambiente y son una herramienta importante para establecer reglas y regulaciones sobre el ruido.
Relación señal-ruido (S/N)
La relación señal-ruido (S/N) es una forma de comparar la intensidad de una señal deseada con la intensidad del ruido de fondo.
S/N generalmente se mide en decibelios, y se puede usar un logaritmo de base 10 para calcularlo.
Por ejemplo, si mide en microvoltios, puede usar esta fórmula: S/N = 20 log10(Ps/Pn), donde Ps es la potencia de la señal y Pn es la potencia del ruido de fondo.
Fuentes de ruido de fondo en los sistemas electrónicos y cómo minimizarlas o eliminarlas
El ruido puede provenir tanto del interior como del exterior de los sistemas electrónicos. El ruido que proviene del interior del amplificador se denomina ruido interno. El ruido que proviene del exterior del sistema se denomina ruido externo.
El ruido conductivo, que ingresa al sistema a través de cables, y el ruido radiado, que proviene de otro lugar a través del aire o el vacío, son tipos de ruido externo.
Los circuitos electrónicos de los dispositivos que no están bien fabricados y que no bloquean suficiente ruido tanto del interior como del exterior también serán más susceptibles al ruido de la señal.
Filtrado y puesta a tierra
Una forma de reducir o eliminar el ruido de fondo en los sistemas electrónicos es poner filtros en los cables por donde entra el ruido.
Para hacer esto, puede agregar abrazaderas de ferrita a un cable para hacerlo más inductivo.
Para que los sistemas DAQ tengan menos problemas de ruido, deben diseñarse e instalarse con una conexión a tierra y conexión a tierra adecuadas.
La configuración de un plano de tierra puede ayudar a reducir el ruido y garantizar que todos los circuitos de un sistema tengan el mismo potencial de referencia para que se puedan comparar diferentes señales.
Reducción del ancho de banda
Reducir el ancho de banda del sistema es otra buena manera de reducir el ruido de la señal.
Esto es lo mismo que acortar el tiempo que lleva medir una señal digital.
Si un amplificador tiene el mismo ancho de banda que la señal que está amplificando, agregará menos ruido exterior que uno con un ancho de banda mayor.
Técnicas para eliminar el ruido de fondo de las grabaciones de audio o video y mejores prácticas para prevenir el ruido de fondo
Eliminar el ruido de fondo
Existen diferentes formas de eliminar el ruido de fondo de las grabaciones de audio o video.
Una forma es usar un filtro, como el efecto de audio Reducción de ruido en TechSmith Camtasia o el efecto de reducción de ruido en Audacity, que implica aislar el clip y hacer clic en Efecto, Reducción de ruido, Obtener perfil de ruido.
También hay herramientas de software como Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad y NoiseGate que se pueden descargar y usar para reducir el ruido de fondo.
Prevención del ruido de fondo
Existen algunas prácticas recomendadas que se pueden utilizar para evitar que se grabe el ruido de fondo.
Un enfoque efectivo es grabar en un ambiente tranquilo.
Esto se puede hacer reduciendo el espacio entre el sujeto y el micrófono y agrandando el espacio entre el micrófono y el ruido.
Cuando sea posible, también es importante deshacerse de las fuentes de ruido de fondo.
Por ejemplo, podría apagar los aires acondicionados cercanos o mudarse a un nuevo lugar con menos ruido de tráfico.
El uso de micrófonos direccionales también puede ayudar a reducir el ruido de fondo al enfocarse en la fuente de sonido y minimizar los sonidos de otras direcciones.
Paravientos y refuerzo/ganancia de micrófono
Usar buenos protectores contra el viento en los micrófonos cuando se graba al aire libre es otra buena manera de evitar que el ruido de fondo se interponga en el camino.
Según el dispositivo utilizado para grabar sonidos, cambiar el nivel de aumento o ganancia del micrófono también puede reducir el ruido.
Plan de ACCION
Por último, es importante aprender a lidiar con los ruidos de fondo y hacer un plan sobre qué hacer si ocurren ruidos inesperados durante las grabaciones o reuniones.
Esto puede ayudar a mejorar el sonido y hacer que el ruido de fondo sea menos perceptible.
Eliminación del ruido de fondo en las tecnologías de la comunicación
El ruido de fondo puede ser un gran problema durante las reuniones en línea o las videollamadas.
Hay algunas maneras de deshacerse del ruido de fondo de los micrófonos o auriculares de la computadora, lo cual es una buena noticia.
Uso de funciones integradas de cancelación de ruido
Muchas formas de comunicación tienen funciones integradas de cancelación de ruido que facilitan la audición durante reuniones o llamadas cuando hay ruido de fondo.
Por ejemplo, la aplicación de escritorio de Microsoft Teams y la aplicación iOS tienen tres niveles de supresión de ruido para ayudar a los participantes de la reunión a concentrarse en su tarea.
Uso de aplicaciones de eliminación de ruido de fondo de terceros
Otra forma de deshacerse del ruido de fondo es usar aplicaciones como Krisp, que usan tecnología impulsada por IA para cancelar el ruido de fondo.
Cuando se usan con otras herramientas de comunicación, estas aplicaciones pueden mejorar la calidad del sonido de las llamadas.
Insonorización de la habitación o cambio de ubicación
También puedes deshacerte del ruido de fondo insonorizando tu habitación o mudándote.
Durante las sesiones de comunicación, cambios simples como cerrar puertas y ventanas o mudarse a una habitación más tranquila pueden ayudar a reducir la interferencia del ruido.
Ajuste de la ubicación del micrófono y los altavoces
Cambiar la ubicación del micrófono y los altavoces también puede ayudar a reducir el ruido de fondo.
Si coloca el micrófono más cerca de su boca, puede captar su voz por encima de los ruidos de fondo.
Mantener los altavoces alejados del micrófono puede reducir la cantidad de retroalimentación y ruido de fondo.
Uso de dispositivos limpios
Los dispositivos limpios eliminan automáticamente el ruido de fondo de las llamadas telefónicas creando una burbuja virtual para su reunión y reduciendo el ruido sin silenciar a los participantes.
La tecnología de barra de altavoz y micrófono inteligente en Neat ayuda a que el audio suene nítido y reduce el ruido de fondo.
Minimización del ruido de fondo en entornos cotidianos
El ruido de fondo es un problema común en los hogares, las escuelas, los lugares de trabajo y los lugares públicos.
Hay varias cosas que se pueden hacer para reducir o eliminar el ruido de fondo.
Fuentes de ruido de fondo en entornos cotidianos
Algunas fuentes comunes de ruido de fondo en la vida diaria son:
- Fuentes industriales como fábricas textiles, plantas de ingeniería, imprentas e industrias metalúrgicas.
- Electrodomésticos ruidosos con tambores que giran o ventiladores que zumban en los hogares.
- Ruido en las escuelas, como en las aulas, cafeterías, pasillos y patios de recreo.
- Ruido ocupacional en entornos industriales y de fabricación pesados, como granjas, cafeterías o bares.
Estrategias para minimizar el ruido de fondo
- Uso de Tapones para Oídos y Barreras.
Use tapones para los oídos o auriculares con cancelación de ruido para reducir o eliminar el ruido de fondo.
Estos se pueden usar en el trabajo o mientras se duerme para reducir la cantidad de ruido del ambiente.
Las paredes, puertas y ventanas también se pueden usar para reducir las vibraciones y las ondas sonoras fuertes.
- Uso de electrodomésticos más silenciosos.
En los hogares, los electrodomésticos ruidosos, como tambores que giran o ventiladores que zumban, deben reemplazarse por otros más silenciosos.
Esto puede reducir mucho el ruido en el hogar.
- Uso de Máquinas de Ruido Blanco/Rosa.
Las máquinas de ruido blanco también se pueden usar para cubrir el ruido de fondo porque producen un sonido constante que ayuda a ahogar otros sonidos.
Pero las máquinas de ruido blanco pueden no ser la mejor opción en todas las situaciones porque también pueden aumentar el nivel de ruido.
- Tratamiento Acústico.
El uso de materiales como paneles o baldosas para absorber las ondas sonoras y reducir el tiempo de reverberación se denomina tratamiento acústico.
Esto puede ser especialmente útil en las aulas y otros lugares donde se lleva a cabo el aprendizaje donde el ruido de fondo puede distraer.
- Modificaciones de ingeniería.
En los lugares de trabajo donde hay demasiado ruido, los empleadores deben averiguar qué áreas o tareas causan demasiado ruido y tomar medidas para reducirlo.
Esto podría significar realizar cambios en la fuente de ruido o en el entorno del lugar de trabajo utilizando ingeniería.
Ejemplos incluyen:
- Uso de materiales absorbentes de sonido en paredes, pisos y techos.
- Encerrar o aislar equipos ruidosos.
- Instalar barreras o cortinas acústicas para bloquear o absorber el ruido.
- Equipo de protección personal.
Cuando la tecnología no es suficiente para resolver el problema, las personas también deben recibir equipo de protección personal como tapones para los oídos u orejeras.
En general, hay varias formas de reducir o eliminar el ruido de fondo.
Estos pueden incluir hacer cambios en la fuente del ruido, usar equipo de protección personal, reorganizar los muebles, usar paneles acústicos, plantar árboles, usar máquinas de ruido blanco/rosa o reemplazar electrodomésticos ruidosos por otros más silenciosos.
Eliminación del ruido de fondo en los sistemas electrónicos
Cancelación activa de ruido (ANC)
La tecnología Active Noise Control (ANC) se utiliza en el mundo empresarial para reducir el ruido de fondo en los sistemas electrónicos.
La tecnología ANC funciona grabando el ruido de fondo, invirtiendo la señal de ruido para hacer "anti-ruido" y luego agregándolo a la señal de salida.
La ANC se puede realizar con circuitos analógicos o mediante el procesamiento de señales digitales.
Reducción de ruido digital (DNR)
Los esquemas de reducción de ruido digital (DNR) están hechos para reducir la cantidad de sonido que producen los audífonos cuando hay ruido.
Los algoritmos DNR observan la forma de onda del ruido de fondo y crean una señal que cambia la fase de esa frecuencia o la debilita en tiempo real.
La tecnología Digital Active Noise Cancellation (ANC) cancela el ruido de fondo en>40dB, que es la mejor del mercado.
Algoritmos Avanzados
La supresión de ruido avanzada se puede realizar con la ayuda de algoritmos avanzados.
Se utilizan micrófonos omnidireccionales duales o micrófonos omnidireccionales cuádruples para captar señales de sonido del entorno.
Estas señales de audio se envían a un procesador de señales digitales (DSP) que utiliza algoritmos para ayudar a separar y eliminar el ruido de fondo.
Con algoritmos más avanzados, esto podría incluir aislar y amplificar el habla para que pueda escuchar y ser escuchado con claridad sin importar qué tan fuerte sea.
La cancelación activa de ruido, la reducción de ruido digital y los algoritmos avanzados son métodos avanzados que se utilizan en la industria para reducir el ruido de fondo en los sistemas electrónicos.
Puede hacer estas cosas con circuitos analógicos o procesamiento de señales digitales, y puede usar dos o cuatro micrófonos omnidireccionales para captar los sonidos del entorno.
Al final, la supresión de ruido avanzada ayuda a separar y bloquear el ruido de fondo, lo que hace que el habla sea más clara y reduce los sonidos no deseados.
Cómo eliminar el ruido de fondo en Audacity
Sugerencia: Active el botón de subtítulos si lo necesita. Elija "traducción automática" en el botón de configuración, si no está familiarizado con el idioma hablado. Es posible que primero deba hacer clic en el idioma del video antes de que su idioma favorito esté disponible para la traducción.
¿Pueden estos ruidos ser útiles?
| Utilizada en: | Descripción: |
|---|---|
| Enmascaramiento de sonido: | En algunos lugares, como oficinas abiertas u hospitales, puede ser difícil mantener su privacidad y evitar que la gente lo moleste. El enmascaramiento de sonido es una solución. Esto es cuando se agrega ruido de fondo a propósito para que sea más difícil escuchar conversaciones y otros sonidos. Por ejemplo, se puede usar una máquina de ruido blanco o un generador de sonido natural para crear un sonido de fondo relajante que cubra los sonidos más molestos del entorno. |
| Marca de agua de audio: | La marca de agua de audio es una forma de rastrear de dónde proviene una señal de audio o quién es su propietario al agregarle un identificador o código único. Una forma de hacerlo es agregar un cierto tipo de ruido de fondo a la señal de audio que los humanos no pueden escuchar. Pero eso puede ser detectado por software o equipo con el tipo correcto de sensores. |
| Procesamiento de la señal: | Algunas tareas de procesamiento de señales, como el reconocimiento de voz o el procesamiento de imágenes, se pueden hacer más precisas agregando una pequeña cantidad de ruido de fondo. Esto se debe a que el ruido de fondo puede ayudar a reducir los efectos del sobreajuste o sesgo en el sistema y hacerlo más resistente a cambios en la entrada. |
| Producción de audio o música: | El ruido de fondo se puede usar de forma creativa para agregar textura o atmósfera a una canción o grabación. Por ejemplo, el sonido de la lluvia o el tráfico se puede usar en el fondo de una canción para establecer un cierto estado de ánimo o escena. |
| Probando y juzgando: | Durante las pruebas y la evaluación, a veces se puede agregar ruido de fondo a propósito a los sistemas electrónicos para hacerlos más parecidos al mundo real o para probar qué tan bien funcionan bajo estrés. Por ejemplo, un fabricante de automóviles puede probar el sistema electrónico de un automóvil en diferentes tipos de ruido de fondo para asegurarse de que funciona bien en todas las situaciones. |
Conclusión
Al final, el ruido de fondo es un gran problema en el mundo de la ingeniería que a menudo se pasa por alto.
Como hemos visto, puede afectar la calidad y confiabilidad de los sistemas electrónicos y puede ser difícil deshacerse de él por completo.
Pero la buena noticia es que hay muchas formas de reducir sus efectos, desde las más simples, como el blindaje y la conexión a tierra, hasta las más complejas, como los algoritmos de procesamiento de señales y la cancelación activa de ruido.
Los ingenieros pueden crear sistemas electrónicos fuertes, confiables y eficientes al saber de dónde proviene el ruido de fondo y qué pueden hacer para deshacerse de él.
Entonces, la próxima vez que se encuentre con un sistema electrónico ruidoso, recuerde que el ruido de fondo no es solo una molestia; también es un desafío de ingeniería que necesita soluciones creativas y conocimientos técnicos.
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