En tant qu'étudiant ingénieur ou ingénieur, vous savez que les systèmes électroniques sont partout, de votre téléphone à votre voiture en passant par les appareils de votre maison.
Mais vous ne savez peut-être pas que ces systèmes ont un ennemi caché qui peut affecter leur bon fonctionnement et leur fiabilité : le bruit de fond.
Le bruit de fond, comme le bourdonnement des fils électriques ou les interférences d'autres appareils, peut nuire à la qualité des signaux et compliquer le fonctionnement des systèmes électroniques.
Pour cette raison, il est important d'en savoir beaucoup sur le bruit de fond et sur la façon de s'en débarrasser efficacement.
Dans cet article de blog, nous en apprendrons davantage sur le bruit de fond, y compris d'où il vient, ce qu'il fait et comment l'empêcher de gâcher l'électronique.
Comprendre le bruit de fond dans les systèmes électroniques
Définition formelle:
Les signaux indésirables qui sont toujours présents dans un système électronique ou autre, indépendamment de la présence ou non du signal indésirable.
Le bruit de fond est toute énergie indésirable ou gênante qui gêne un signal de communication. Cela peut provenir de facteurs naturels comme le vent, la pluie, la neige, la température, l'humidité et l'attraction gravitationnelle de la lune.
Cela peut également provenir de choses que les gens ont fabriquées, comme les systèmes électroniques, la densité spectrale de puissance, les champs magnétiques, les lignes de transmission, les générateurs, les centrales électriques, les ordinateurs ou les téléphones portables.
Le bruit de fond affecte la qualité des signaux dans les systèmes électroniques en rendant plus difficile la communication entre les personnes.
Le bruit est une erreur ou une perturbation aléatoire d'un signal d'information utile dans un canal de communication qui n'est pas souhaité.
S/N ou SNR signifie rapport signal sur bruit.
Le rapport signal sur bruit (S/N ou SNR) est un moyen de comparer la force d'un signal utile à la force du bruit de fond. En ce qui concerne les services réseau, un rapport S/N plus élevé est meilleur qu'un rapport inférieur.
Si le rapport S/N des signaux Wi-Fi est trop faible, par exemple, cela peut nuire aux performances du réseau car il est plus difficile pour les appareils de distinguer le signal qu'ils veulent du bruit.
Cela peut entraîner la suppression de paquets et l'envoi incessant de données, ce qui réduit le débit et augmente la latence.
Comment le blindage et la mise à la terre aident à réduire le bruit de fond
Le blindage et la mise à la terre peuvent aider à réduire le bruit de fond dans les systèmes électroniques en donnant à tous les appareils un seul point de masse, en empêchant les boucles de masse, en augmentant la distance entre les filets de l'agresseur et de la victime, en utilisant des câbles blindés et en mettant en place un système de mise à la terre approprié.Des câbles blindés peuvent être utilisés pour empêcher le bruit électrostatique de pénétrer dans les conducteurs et pour maintenir le bruit électrostatique à l'intérieur du blindage. L'utilisation de câbles blindés de la bonne manière aidera à réduire le bruit électrostatique provenant du mode commun.
Pour que le système DAQ ait moins de problèmes de bruit, la mise à la terre et la mise à la terre doivent être effectuées pendant les phases de conception et d'installation.
En suivant ces meilleures pratiques, vous pouvez réduire la quantité de bruit de signal qui affecte les réseaux de contrôle de processus et vous assurer que les systèmes électroniques fonctionnent correctement.
Le blindage peut aider à réduire les interférences électromagnétiques (EMI) et les interférences radioélectriques (RFI) en plaçant une barrière conductrice entre l'appareil et la source d'interférence.
Libérer la puissance du bruit de fond : de la nuisance à l'outil créatif
Toujours difficile à comprendre ? Je change un peu le point de vue :
Vous en avez marre d'avoir un son cristallin et des connexions faciles sur vos appareils ? Vous souhaitez rendre vos systèmes électroniques plus difficiles et plus frustrants à utiliser ? Eh bien, vous n'avez qu'à écouter le bruit de fond ! Oui, c'est correcte.
Vous pouvez transformer un système parfaitement fonctionnel en un gâchis chaotique en laissant les signaux indésirables qui sont toujours présents dans les systèmes électroniques se déchaîner.
Vous ne nous croyez pas ? Asseyez-vous, détendez-vous et laissez le bruit de fond faire son travail !
D'accord, c'était juste une blague faite pour ressembler à une publicité télévisée.
Revenons maintenant à l'explication...
Mesurer et quantifier le bruit de fond
Le bruit de fond peut affecter les systèmes électroniques.
Cela peut réduire la qualité des signaux et affecter le bon fonctionnement d'un réseau.
Il est important de mesurer et de compter le bruit de fond afin que vous puissiez mieux comprendre comment il vous affecte et trouver des moyens de vous en débarrasser.
Méthodes de mesure du bruit de fond
Dans les systèmes électroniques, il existe plusieurs façons de mesurer et de compter le bruit de fond.
Une source de bruit qui envoie un signal de bruit connu dans le circuit d'intérêt est une façon de le faire.
Cela permet de mesurer la quantité de bruit aléatoire dans un circuit.
Le facteur de bruit est également utilisé dans la méthode du gain, qui est une autre façon de mesurer le bruit de fond dans un circuit.
Le facteur de bruit d'un circuit est mesuré par la méthode du gain.
Le facteur de bruit est une mesure de la quantité de bruit que le circuit ajoute au signal qui lui est donné.
Un analyseur de spectre peut également mesurer la quantité de puissance de bruit à la sortie.
Cet appareil mesure le spectre de puissance d'un signal et peut être utilisé pour trouver des sources de bruit et déterminer leur niveau sonore.
Unités de mesure des niveaux de bruit électrique
Les unités de mesure du niveau de bruit électrique comprennent la puissance électrique N en watts ou dBm, la tension quadratique moyenne (RMS) en volts, dBV et l'erreur quadratique moyenne (MSE) en volts carrés.
Sonomètres
Les sonomètres sont des outils qui mesurent la quantité de bruit en décibels (dB).
Ces appareils ont un paramètre appelé pondération A qui modifie les lectures pour correspondre à la façon dont l'oreille humaine réagit aux différentes fréquences.
Les sonomètres sont souvent utilisés pour mesurer le niveau sonore de l'environnement, et ils sont un outil important pour établir des règles et des réglementations sur le bruit.
Rapport signal sur bruit (S/N)
Le rapport signal sur bruit (S/N) est un moyen de comparer la force d'un signal utile à la force du bruit de fond.
S/N est généralement mesuré en décibels, et un logarithme de base 10 peut être utilisé pour le comprendre.
Par exemple, si vous mesurez en microvolts, vous pouvez utiliser cette formule : S/N = 20 log10(Ps/Pn), où Ps est la puissance du signal et Pn est la puissance du bruit de fond.
Sources de bruit de fond dans les systèmes électroniques et comment les minimiser ou les éliminer
Le bruit peut provenir à la fois de l'intérieur et de l'extérieur des systèmes électroniques. Le bruit provenant de l'intérieur de l'amplificateur est appelé bruit interne. Le bruit provenant de l'extérieur du système est appelé bruit externe.
Le bruit conducteur, qui entre dans le système par les câbles, et le bruit rayonné, qui vient d'ailleurs par l'air ou le vide, sont les deux types de bruit externe.
Les circuits électroniques des appareils qui ne sont pas bien conçus et qui ne bloquent pas suffisamment le bruit de l'intérieur et de l'extérieur seront également plus sensibles au bruit du signal.
Filtrage et mise à la terre
Une façon de réduire ou de se débarrasser du bruit de fond dans les systèmes électroniques consiste à placer des filtres sur les câbles où le bruit entre.
Pour ce faire, vous pouvez ajouter des pinces en ferrite à un câble pour le rendre plus inductif.
Pour que les systèmes DAQ aient moins de problèmes de bruit, ils doivent être conçus et installés avec une mise à la terre et une liaison à la terre appropriées.
La configuration d'un plan de masse peut aider à réduire le bruit et à garantir que tous les circuits d'un système ont le même potentiel de référence afin que différents signaux puissent être comparés.
Réduction de la bande passante
La réduction de la bande passante du système est un autre bon moyen de réduire le bruit du signal.
Cela revient à raccourcir le temps nécessaire pour mesurer un signal numérique.
Si un amplificateur a la même bande passante que le signal qu'il amplifie, il ajoutera moins de bruit extérieur qu'un amplificateur avec une bande passante plus élevée.
Techniques pour supprimer le bruit de fond des enregistrements audio ou vidéo et meilleures pratiques pour prévenir le bruit de fond
Suppression du bruit de fond
Il existe différentes façons de se débarrasser du bruit en arrière-plan des enregistrements audio ou vidéo.
Une façon consiste à utiliser un filtre, comme l'effet audio Réduction du bruit dans TechSmith Camtasia ou l'effet de réduction du bruit dans Audacity, qui consiste à isoler le clip et à cliquer sur Effet, Réduction du bruit, Obtenir le profil du bruit.
Il existe également des outils logiciels tels que Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad et NoiseGate qui peuvent être téléchargés et utilisés pour réduire le bruit de fond.
Prévention du bruit de fond
Il existe quelques bonnes pratiques qui peuvent être utilisées pour empêcher l'enregistrement du bruit de fond.
Une approche efficace consiste à enregistrer dans un environnement calme.
Cela peut être fait en réduisant l'espace entre le sujet et le microphone et en agrandissant l'espace entre le microphone et le bruit.
Lorsque cela est possible, il est également important de se débarrasser des sources de bruit de fond.
Par exemple, vous pouvez éteindre les climatiseurs à proximité ou déménager dans un nouvel endroit moins bruyant.
L'utilisation de microphones directionnels peut également aider à réduire le bruit de fond en se concentrant sur la source sonore et en minimisant les sons provenant d'autres directions.
Bonnettes anti-vent et amplification/gain du microphone
L'utilisation de bons pare-brise sur les microphones lors de l'enregistrement à l'extérieur est un autre bon moyen d'empêcher le bruit de fond de gêner.
Selon l'appareil utilisé pour enregistrer les sons, la modification du niveau d'amplification ou de gain du microphone peut également réduire le bruit.
Plan d'action
Enfin, il est important d'apprendre à gérer les bruits de fond et de planifier ce qu'il faut faire si des bruits inattendus se produisent pendant les enregistrements ou les réunions.
Cela peut aider à améliorer le son et à rendre le bruit de fond moins perceptible.
Élimination du bruit de fond dans les technologies de communication
Le bruit de fond peut être un gros problème lors de réunions en ligne ou d'appels vidéo.
Il existe plusieurs façons de se débarrasser du bruit de fond des microphones ou des casques d'ordinateur, ce qui est une bonne nouvelle.
Utilisation des fonctionnalités intégrées de suppression du bruit
De nombreuses formes de communication ont des fonctions intégrées de suppression du bruit qui facilitent l'audition lors de réunions ou d'appels en cas de bruit de fond.
Par exemple, l'application de bureau Microsoft Teams et l'application iOS ont toutes deux trois niveaux de suppression du bruit pour aider les participants à la réunion à rester concentrés sur leur tâche.
Utilisation d'applications tierces de suppression du bruit de fond
Une autre façon de se débarrasser du bruit de fond consiste à utiliser des applications comme Krisp, qui utilisent la technologie alimentée par l'IA pour annuler le bruit de fond.
Lorsqu'elles sont utilisées avec d'autres outils de communication, ces applications peuvent améliorer la qualité sonore des appels.
Insonoriser la chambre ou changer de lieu
Vous pouvez également vous débarrasser des bruits de fond en insonorisant votre chambre ou en vous déplaçant.
Pendant les sessions de communication, de simples changements comme la fermeture des portes et des fenêtres ou le déplacement dans une pièce plus calme peuvent aider à réduire les interférences sonores.
Réglage du placement du microphone et des haut-parleurs
Changer l'emplacement de votre microphone et de vos haut-parleurs peut également aider à réduire le bruit de fond.
Si vous placez le microphone plus près de votre bouche, il peut capter votre voix sur des bruits de fond bruyants.
Éloigner les haut-parleurs du microphone peut réduire la quantité de rétroaction et de bruit de fond.
Utiliser des appareils soignés
Les appareils soignés éliminent automatiquement le bruit de fond des appels téléphoniques en créant une bulle virtuelle pour votre réunion et en réduisant le bruit sans étouffer les participants.
La technologie intelligente du microphone et de la barre de haut-parleurs de Neat aide à rendre le son audio limpide et à réduire le bruit de fond.
Minimiser le bruit de fond dans les environnements quotidiens
Le bruit de fond est un problème courant dans les maisons, les écoles, les lieux de travail et les lieux publics.
Il y a un certain nombre de choses qui peuvent être faites pour réduire ou se débarrasser du bruit de fond.
Sources de bruit de fond dans les environnements quotidiens
Certaines sources courantes de bruit de fond dans la vie quotidienne sont :
- Sources industrielles telles que les usines de textile, les usines d'ingénierie, les presses à imprimer et les industries métallurgiques.
- Appareils bruyants avec des tambours qui culbutent ou des ventilateurs vrombissants dans les maisons.
- Bruit dans les écoles, comme dans les salles de classe, les cafétérias, les couloirs et les terrains de jeux.
- Bruit professionnel dans les environnements industriels lourds et de fabrication, tels que les fermes, les cafétérias ou les bars.
Stratégies pour minimiser le bruit de fond
- Utilisation de bouchons d'oreille et de barrières.
Utilisez des bouchons d'oreilles ou des écouteurs antibruit pour réduire ou éliminer les bruits de fond.
Ceux-ci peuvent être portés au travail ou pendant le sommeil pour réduire la quantité de bruit de l'environnement.
Les murs, les portes et les fenêtres peuvent également être utilisés pour réduire les vibrations et les ondes sonores fortes.
- Utilisation d'appareils plus silencieux.
Dans les maisons, les appareils bruyants comme les tambours qui tournent ou les ventilateurs vrombissants doivent être remplacés par des appareils plus silencieux.
Cela peut réduire considérablement le bruit dans la maison.
- Utilisation de machines à bruit blanc/rose.
Les machines à bruit blanc peuvent également être utilisées pour couvrir le bruit de fond car elles émettent un son régulier qui aide à étouffer les autres sons.
Mais les machines à bruit blanc peuvent ne pas être le meilleur choix dans toutes les situations, car elles peuvent également augmenter le niveau de bruit.
- Traitement acoustique.
L'utilisation de matériaux tels que des panneaux ou des tuiles pour absorber les ondes sonores et réduire le temps de réverbération est appelée traitement acoustique.
Cela peut être particulièrement utile dans les salles de classe et autres lieux d'apprentissage où le bruit de fond peut être gênant.
- Modifications techniques.
Dans les lieux de travail où il y a trop de bruit, les employeurs devraient déterminer quelles zones ou tâches causent trop de bruit et prendre des mesures pour le réduire.
Cela pourrait signifier apporter des modifications à la source de bruit ou à l'environnement de travail en utilisant l'ingénierie.
Les exemples comprennent:
- Utilisation de matériaux insonorisants dans les murs, les sols et les plafonds.
- Enfermer ou isoler les équipements bruyants.
- Installer des barrières ou des rideaux acoustiques pour bloquer ou absorber le bruit.
- Équipement de protection individuelle.
Lorsque la technologie ne suffit pas à résoudre le problème, les personnes doivent également recevoir des équipements de protection individuelle tels que des bouchons d'oreille ou des cache-oreilles.
Dans l'ensemble, il existe un certain nombre de façons de réduire ou de se débarrasser du bruit de fond.
Il peut s'agir de modifier la source du bruit, d'utiliser un équipement de protection individuelle, de réorganiser les meubles, d'utiliser des panneaux acoustiques, de planter des arbres, d'utiliser des machines à bruit blanc/rose ou de remplacer des appareils bruyants par des appareils plus silencieux.
Élimination du bruit de fond dans les systèmes électroniques
Annulation active du bruit (ANC)
La technologie Active Noise Control (ANC) est utilisée dans le monde des affaires pour réduire le bruit de fond dans les systèmes électroniques.
La technologie ANC fonctionne en enregistrant le bruit de fond, en inversant le signal de bruit pour créer un "anti-bruit", puis en l'ajoutant au signal de sortie.
L'ANC peut être réalisé soit avec des circuits analogiques, soit en traitant des signaux numériques.
Réduction du bruit numérique (DNR)
Les programmes de réduction du bruit numérique (DNR) sont conçus pour réduire la quantité de son émise par les aides auditives lorsqu'il y a du bruit.
Les algorithmes DNR examinent la forme d'onde du bruit de fond et produisent un signal qui modifie la phase de cette fréquence ou la rend plus faible en temps réel.
La technologie Digital Active Noise Cancellation (ANC) annule le bruit de fond de> 40 dB, ce qui est le meilleur sur le marché.
Algorithmes avancés
La suppression avancée du bruit peut être effectuée à l'aide d'algorithmes avancés.
Des microphones omnidirectionnels doubles ou des microphones omnidirectionnels quadruples sont utilisés pour capter les signaux sonores de l'environnement.
Ces signaux audio sont envoyés à un processeur de signal numérique (DSP) qui utilise des algorithmes pour aider à séparer et à éliminer le bruit de fond.
Avec des algorithmes plus avancés, cela pourrait inclure l'isolation et l'amplification de la parole afin que vous puissiez entendre et être entendu clairement, quel que soit le niveau sonore.
L'annulation active du bruit, la réduction du bruit numérique et les algorithmes avancés sont toutes des méthodes avancées utilisées dans l'industrie pour réduire le bruit de fond dans les systèmes électroniques.
Vous pouvez faire ces choses avec des circuits analogiques ou un traitement de signal numérique, et vous pouvez utiliser deux ou quatre microphones omnidirectionnels pour capter les sons de l'environnement.
En fin de compte, la suppression avancée du bruit aide à séparer et à bloquer les bruits de fond, ce qui rend la parole plus claire et réduit les sons indésirables.
Comment supprimer le bruit de fond dans Audacity
Conseil : Activez le bouton de sous-titrage si vous en avez besoin. Choisissez "traduction automatique" dans le bouton des paramètres, si vous n'êtes pas familier avec la langue parlée. Vous devrez peut-être d'abord cliquer sur la langue de la vidéo avant que votre langue préférée ne soit disponible pour la traduction.
Ces bruits peuvent-ils être utiles ?
| Utilisé dans: | Description: |
|---|---|
| Masquage sonore : | Dans certains endroits, comme les bureaux à aire ouverte ou les hôpitaux, il peut être difficile de préserver votre intimité et d'empêcher les gens de vous déranger. Le masquage sonore est une solution. D'autres sons. Par exemple, une machine à bruit blanc ou un générateur de sons naturels peuvent être utilisés pour créer un fond sonore apaisant qui couvre les sons les plus gênants de l'environnement. |
| Filigrane audio : | Le filigrane audio est un moyen de savoir d'où provient un signal audio ou à qui il appartient en y ajoutant un identifiant ou un code unique. Une façon de procéder consiste à ajouter un certain type de bruit de fond au signal audio que les humains ne peuvent pas entendre. Mais cela peut être capté par un logiciel ou un équipement avec le bon type de capteurs. |
| Traitement de signal: | Certaines tâches de traitement du signal, telles que la reconnaissance vocale ou le traitement d'images, peuvent être rendues plus précises en ajoutant une petite quantité de bruit de fond. En effet, le bruit de fond peut aider à réduire les effets de surajustement ou de biais dans le système et le rendre plus résistant aux changements dans l'entrée. |
| Production audio ou musicale : | Le bruit de fond peut être utilisé de manière créative pour ajouter de la texture ou de l'atmosphère à une chanson ou à un enregistrement. Par exemple, le bruit de la pluie ou de la circulation peut être utilisé en arrière-plan d'une chanson pour créer une certaine ambiance ou scène. |
| Tester et juger : | Lors des tests et des évaluations, le bruit de fond peut parfois être ajouté volontairement aux systèmes électroniques pour les rendre plus proches du monde réel ou pour tester leur bon fonctionnement sous contrainte. Par exemple, un constructeur automobile peut tester le système électronique d'une voiture dans différents types de bruit de fond pour s'assurer qu'il fonctionne bien dans toutes les situations. |
Conclusion
En fin de compte, le bruit de fond est un gros problème dans le monde de l'ingénierie qui est souvent négligé.
Comme nous l'avons vu, cela peut affecter la qualité et la fiabilité des systèmes électroniques et peut être difficile à éliminer complètement.
Mais la bonne nouvelle est qu'il existe de nombreuses façons de réduire ses effets, des plus simples comme le blindage et la mise à la terre aux plus complexes comme les algorithmes de traitement du signal et la suppression active du bruit.
Les ingénieurs peuvent créer des systèmes électroniques solides, fiables et efficaces en sachant d'où vient le bruit de fond et ce qu'ils peuvent faire pour s'en débarrasser.
Ainsi, la prochaine fois que vous rencontrerez un système électronique bruyant, rappelez-vous que le bruit de fond n'est pas seulement une gêne ; c'est aussi un défi d'ingénierie qui nécessite des solutions créatives et un savoir-faire technique.
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