工学部の学生またはエンジニアは、電話から車、家庭の電化製品まで、電子システムがいたるところにあることを知っています。
しかし、これらのシステムには、システムの動作と信頼性に影響を与える隠れた敵、つまりバックグラウンド ノイズがあることを知らないかもしれません。
電線のハムや他のデバイスからの干渉などのバックグラウンド ノイズは、信号の品質を損ない、電子システムの動作を困難にする可能性があります。
このため、バックグラウンド ノイズとそれを効果的に取り除く方法についてよく知ることが重要です。
このブログ投稿では、バックグラウンド ノイズについて、その発生源、動作、および電子機器の混乱を防ぐ方法などを学びます。
電子システムのバックグラウンド ノイズを理解する
正式な定義:
望ましくない信号が存在するかどうかに関係なく、電子システムまたはその他のシステムに常に存在する望ましくない信号。
バックグラウンド ノイズは、望ましくない、または煩わしく、通信信号の邪魔になるエネルギーです。風、雨、雪、気温、湿度、月の引力などの自然現象から発生する可能性があります。
また、電子システム、電力スペクトル密度、磁場、送電線、発電機、発電所、コンピューター、携帯電話など、人々が作ったものからも発生する可能性があります。
バックグラウンド ノイズは、人々のコミュニケーションを困難にすることで、電子システムの信号の品質に影響を与えます。
ノイズは、通信チャネル内の不要なエラーまたは有用な情報信号のランダム妨害です。
S/N または SNR は、信号対雑音比を表します。
信号対雑音比 (S/N または SNR) は、必要な信号の強度をバックグラウンド ノイズの強度と比較する方法です。ネットワークサービスに関して言えば、S/N比は低いよりも高い方が良いです。
たとえば、Wi-Fi 信号の S/N 比が低すぎると、デバイスがノイズから必要な信号を判別するのが難しくなるため、ネットワークのパフォーマンスが低下する可能性があります。
これにより、パケットがドロップされ、データが何度も送信され、スループットが低下し、遅延が増加する可能性があります。
シールドと接地がバックグラウンド ノイズの削減にどのように役立つか
シールドと接地は、すべてのデバイスに単一の接地点を与え、接地ループを防ぎ、攻撃者と被害者のネット間の距離を広げ、シールド ケーブルを使用し、適切な接地システムを設定することにより、電子システムのバックグラウンド ノイズを減らすのに役立ちます。シールド ケーブルを使用すると、静電ノイズが導体に侵入するのを防ぎ、静電ノイズをシールド内に保持できます。シールド ケーブルを正しい方法で使用すると、コモン モードから発生する静電ノイズを削減できます。
DAQ システムのノイズの問題を軽減するには、設計および設置段階で接地と接地接続を行う必要があります。
これらのベスト プラクティスに従うことで、プロセス制御ネットワークに影響を与える信号ノイズの量を減らし、電子システムが適切に機能していることを確認できます。
シールドは、デバイスと干渉源の間に導電性バリアを置くことで、電磁干渉 (EMI) と無線周波数干渉 (RFI) を減らすのに役立ちます。
バックグラウンド ノイズの力を解き放つ: 煩わしさから創造的なツールへ
まだわかりにくい？少し視点を変えてみましょう：
デバイスでのクリアなサウンドと簡単な接続にうんざりしていませんか? 電子システムをより難しく、使いにくくしたいとお考えですか? さて、あなたがしなければならないのは、バックグラウンドノイズを聞くことだけです! はいそうです。
電子システムに常に存在する不要な信号を暴走させることで、完全に機能しているシステムを混沌とした混乱に変えることができます.
私たちを信じていませんか？ただ座って、気楽に、バックグラウンドのノイズに任せましょう!
わかりました、それはテレビコマーシャルのように見せかけた冗談です。
では、説明に戻りましょう…
バックグラウンド ノイズの測定と定量化
バックグラウンド ノイズは、電子システムに影響を与える可能性があります。
これにより、信号の品質が低下し、ネットワークの機能に影響を与える可能性があります。
バックグラウンド ノイズを測定してカウントすることが重要です。これにより、バックグラウンド ノイズがどのように影響するかをよりよく理解し、それを取り除く方法を考え出すことができます。
バックグラウンド ノイズの測定方法
電子システムでは、バックグラウンド ノイズを測定およびカウントする方法がいくつかあります。
対象の回路に既知のノイズ信号を送信するノイズ ソースは、これを行う 1 つの方法です。
これにより、回路内にどれだけのランダム ノイズが存在するかを測定できます。
ノイズ係数は、回路内のバックグラウンド ノイズを測定するもう 1 つの方法であるゲイン法でも使用されます。
回路の雑音指数は、ゲイン法によって測定されます。
ノイズ指数は、回路が与えられた信号に加えるノイズの量の尺度です。
スペクトル アナライザは、出力でのノイズ パワーの量も測定できます。
このデバイスは、信号のパワー スペクトルを測定し、ノイズ源を見つけてそれらの音量を把握するために使用できます。
電気ノイズ レベルの測定単位
電気ノイズ レベルの測定単位には、電力 N (ワットまたは dBm)、二乗平均平方根 (RMS) 電圧 (ボルト)、dBV、平均二乗誤差 (MSE) (ボルト二乗) が含まれます。
騒音計
騒音計は、騒音の量をデシベル (dB) で測定するツールです。
これらのデバイスには、人間の耳がさまざまな周波数に反応する方法に一致するように読み取り値を変更する A 重み付けと呼ばれる設定があります。
騒音計は、環境の音量を測定するためによく使用され、騒音に関する規則や規制を設定するための重要なツールです。
信号対雑音比 (S/N)
信号対雑音比 (S/N) は、必要な信号の強度をバックグラウンドのノイズの強度と比較する方法です。
S/N は通常デシベルで測定され、10 を底とする対数を使用して計算できます。
たとえば、マイクロボルトで測定する場合は、次の式を使用できます: S/N = 20 log10(Ps/Pn)、ここで、Ps は信号の電力、Pn はバックグラウンドのノイズの電力です。
電子システムのバックグラウンド ノイズの原因と、それらを最小化または除去する方法
ノイズは、電子システムの内側と外側の両方から発生する可能性があります。アンプ内部から発生するノイズを内部ノイズと呼びます。システムの外から来るノイズを外部ノイズと呼びます。
ケーブルを介してシステムに侵入する伝導ノイズと、空気または真空を介して別の場所から発生する放射ノイズは、どちらも外部ノイズの一種です。
よくできておらず、内部と外部の両方からのノイズを十分にブロックしていないデバイスの電子回路も、信号ノイズの影響を受けやすくなります。
フィルタリングと接地
電子システムのバックグラウンド ノイズを削減または除去する 1 つの方法は、ノイズが入ってくるケーブルにフィルターを配置することです。
これを行うには、フェライト クランプをケーブルに追加して誘導性を高めることができます。
DAQ システムのノイズの問題を軽減するには、適切な接地と接地ボンディングを使用して設計および設置する必要があります。
グランドプレーンを設定すると、ノイズを削減し、システム内のすべての回路が同じ基準電位を持つようにして、異なる信号を比較できるようにすることができます。
帯域幅の削減
システムの帯域幅を減らすことは、信号ノイズを削減するもう 1 つの良い方法です。
これは、デジタル信号の測定時間を短縮するのと同じです。
アンプが増幅している信号と同じ帯域幅を持っている場合、帯域幅が広いアンプよりも追加される外部ノイズが少なくなります。
オーディオまたはビデオ録画からバックグラウンド ノイズを除去するためのテクニックと、バックグラウンド ノイズを防止するためのベスト プラクティス
バックグラウンド ノイズの除去
オーディオまたはビデオ録画のバックグラウンドでノイズを取り除くには、さまざまな方法があります。
1 つの方法は、TechSmith Camtasia のノイズ リダクション オーディオ エフェクトや Audacity のノイズ リダクション エフェクトなどのフィルタを使用することです。これには、クリップを分離し、<エフェクト>、<ノイズ リダクション>、<ノイズ プロファイルの取得> の順にクリックする必要があります。
また、Krisp、Wavosaur、Samson Sound Deck、Wavepad、NoiseGate などのソフトウェア ツールをダウンロードしてバックグラウンド ノイズを削減するために使用することもできます。
バックグラウンド ノイズの防止
バックグラウンド ノイズが録音されないようにするために使用できるベスト プラクティスがいくつかあります。
効果的な方法の 1 つは、静かな環境で録音することです。
これは、被写体とマイクの間のスペースを小さくし、マイクとノイズの間のスペースを大きくすることで実現できます。
可能であれば、バックグラウンド ノイズの発生源を取り除くことも重要です。
たとえば、近くのエアコンをオフにしたり、交通騒音の少ない新しい場所に移動したりできます。
指向性マイクを使用すると、音源に集中し、他の方向からの音を最小限に抑えることで、バックグラウンド ノイズを減らすこともできます。
フロントガラスとマイクブースト/ゲイン
屋外で録音する場合は、マイクに適切なフロントガラスを使用することも、バックグラウンド ノイズが邪魔にならないようにする良い方法です。
録音に使用するデバイスによっては、マイクのブーストまたはゲインのレベルを変更することでもノイズを減らすことができます。
行動計画
最後に、バックグラウンド ノイズに対処する方法を学び、録音または会議中に予期しないノイズが発生した場合の対処方法を計画することが重要です。
これにより、サウンドが改善され、バックグラウンド ノイズが目立たなくなります。
通信技術におけるバックグラウンド ノイズの除去
バックグラウンドでのノイズは、オンライン会議やビデオ通話中に大きな問題になる可能性があります.
コンピューターのマイクやヘッドセットからバックグラウンド ノイズを取り除く方法はいくつかありますが、これは朗報です。
組み込みのノイズ キャンセリング機能を使用する
多くの通信形態にはノイズ キャンセリング機能が組み込まれており、バックグラウンド ノイズがある会議や通話中に聞き取りやすくなっています。
たとえば、Microsoft Teams のデスクトップ アプリと iOS アプリはどちらも、会議の参加者が仕事に集中できるように 3 つのレベルのノイズ抑制を備えています。
サードパーティのバックグラウンド ノイズ除去アプリを使用する
バックグラウンド ノイズを取り除くもう 1 つの方法は、Krisp などのアプリを使用することです。Krisp は、AI を利用したテクノロジを使用してバックグラウンドのノイズをキャンセルします。
これらのアプリを他のコミュニケーション ツールと組み合わせて使用すると、通話の音質を向上させることができます。
部屋の防音や場所の変更
部屋を防音したり移動したりすることで、バックグラウンド ノイズを取り除くこともできます。
通信セッション中は、ドアや窓を閉めたり、静かな部屋に移動するなどの簡単な変更を行うだけで、ノイズ干渉を減らすことができます。
マイクとスピーカーの配置を調整する
マイクとスピーカーの配置場所を変えることも、バックグラウンド ノイズの削減に役立ちます。
マイクを口に近づけると、騒がしい背景音よりもあなたの声を拾うことができます。
スピーカーをマイクから遠ざけると、フィードバックとバックグラウンド ノイズの量を減らすことができます。
Neat デバイスの使用
Neat デバイスは、会議用の仮想バブルを作成し、参加者をこもらせずにノイズを減らすことで、通話のバックグラウンド ノイズを自動的に除去します。
Neat のスマート マイクとスピーカー バー テクノロジーは、オーディオ サウンドをクリスタル クリアにし、バックグラウンド ノイズを削減します。
日常の環境でバックグラウンド ノイズを最小限に抑える
バックグラウンドのノイズは、家庭、学校、職場、公共の場所でよくある問題です。
バックグラウンド ノイズを低減または除去するために実行できることがいくつかあります。
日常環境におけるバックグラウンド ノイズの発生源
日常生活におけるバックグラウンド ノイズの一般的な原因には、次のようなものがあります。
- 繊維工場、エンジニアリング工場、印刷機、金属産業などの産業ソース。
- 回転するドラムや回転する扇風機を備えた家庭内の大きな電化製品。
- 教室、カフェテリア、廊下、遊び場など、学校内の騒音。
- 農場、カフェテリア、バーなどの重工業および製造環境における職業騒音。
バックグラウンド ノイズを最小限に抑える方法
- 耳栓とバリアの使用。
耳栓またはノイズ キャンセリング ヘッドフォンを使用して、バックグラウンド ノイズをカットまたは除去します。
これらは、仕事中または睡眠中に着用して、環境からの騒音の量を減らすことができます。
壁、ドア、窓も、振動や大きな音の波を抑えるために使用できます。
- より静かな電化製品の使用。
家庭では、回転するドラムや回転する扇風機などの大きな電化製品を、より静かなものに交換する必要があります。
これにより、家の騒音を大幅に減らすことができます。
- ホワイト/ピンク ノイズ マシンの使用。
ホワイト ノイズ マシンは、他の音をかき消すのに役立つ安定した音を出すため、バックグラウンド ノイズを隠すためにも使用できます。
ただし、ホワイト ノイズ マシンは、ノイズ レベルを増加させる可能性があるため、すべての状況で最適な選択とは限りません。
- 音響処理。
パネルやタイルなどで音波を吸収し、残響時間を短くすることを音響処理といいます。
これは、バックグラウンドのノイズが気を散らす可能性がある教室や学習が行われるその他の場所で特に役立ちます。
- エンジニアリングの変更。
騒音が多すぎる職場では、雇用主はどの領域または作業が騒音の原因になっているのかを突き止め、それを削減するための措置を講じる必要があります。
これは、エンジニアリングを使用して騒音源または職場環境を変更することを意味する場合があります。
例は次のとおりです。
- 壁、床、天井に吸音材を使用。
- ノイズの多い機器を密閉または隔離する。
- 騒音を遮断または吸収するためのバリアまたは防音カーテンの設置。
- 個人用保護具。
テクノロジーだけでは問題を解決できない場合は、耳栓やイヤーマフなどの個人用保護具も提供する必要があります。
全体として、バックグラウンド ノイズを低減または除去する方法は多数あります。
これらには、騒音源を変更する、個人用保護具を使用する、家具を再配置する、音響パネルを使用する、植樹する、ホワイト/ピンク ノイズ マシンを使用する、または大きな電化製品をより静かなものに交換することが含まれます。
電子システムのバックグラウンド ノイズの除去
アクティブノイズキャンセリング (ANC)
アクティブ ノイズ コントロール (ANC) テクノロジは、ビジネスの世界で電子システムのバックグラウンド ノイズを削減するために使用されます。
ANC テクノロジーは、バックグラウンド ノイズを記録し、ノイズ信号を反転して「アンチノイズ」を作成し、それを出力信号に追加することによって機能します。
ANC は、アナログ回路またはデジタル信号の処理によって実行できます。
デジタルノイズリダクション (DNR)
デジタル ノイズ リダクション (DNR) スキームは、ノイズがあるときに補聴器が発する音の量を下げるために作られています。
DNR アルゴリズムはバックグラウンド ノイズの波形を調べて、その周波数の位相を変更するかリアルタイムで弱くする信号を作成します。
デジタル アクティブ ノイズ キャンセレーション (ANC) テクノロジーは、バックグラウンド ノイズを 40dB 以上キャンセルします。これは市場で最高です。
高度なアルゴリズム
高度なアルゴリズムの助けを借りて、高度なノイズ抑制を行うことができます。
デュアル無指向性マイクまたはクワッド無指向性マイクを使用して、環境から音声信号を拾います。
これらのオーディオ信号は、バックグラウンド ノイズを分離して除去するアルゴリズムを使用するデジタル シグナル プロセッサ (DSP) に送信されます。
より高度なアルゴリズムを使用すると、これには音声の分離と増幅が含まれるため、音声がどんなに大きくてもはっきりと聞こえるようになります。
アクティブ ノイズ キャンセレーション、デジタル ノイズ リダクション、および高度なアルゴリズムはすべて、電子システムのバックグラウンド ノイズを低減するために業界で使用されている高度な方法です。
これらはアナログ回路またはデジタル信号処理で行うことができ、環境から音を拾うために 2 つまたは 4 つの無指向性マイクを使用する場合があります。
最終的に、高度なノイズ抑制がバックグラウンド ノイズを分離してブロックするのに役立ち、スピーチがよりクリアになり、不要なサウンドが減少します。
Audacity でバックグラウンド ノイズを除去する方法
ヒント: 必要に応じてキャプション ボタンをオンにします。話し言葉に慣れていない場合は、設定ボタンで「自動翻訳」を選択してください。お気に入りの言語が翻訳可能になる前に、まずビデオの言語をクリックする必要がある場合があります。
これらのノイズは役に立ちますか?
| で使われる： | 説明： |
|---|---|
| サウンドマスキング: | オープン プランのオフィスや病院などの場所では、プライバシーを守り、他の人に邪魔されないようにするのが難しい場合があります。サウンド マスキングは 1 つの解決策です。たとえば、ホワイト ノイズ マシンや自然音発生器を使用して、環境内の気を散らす音をカバーする落ち着いた背景音を作成できます。 |
| オーディオ透かし: | オーディオ透かしは、一意の識別子またはコードを追加することにより、オーディオ信号の発信元または所有者を追跡する方法です.これを行う1つの方法は、人間が聞くことができない特定のタイプのバックグラウンドノイズをオーディオ信号に追加することです.しかし、それは適切な種類のセンサーを備えたソフトウェアまたは機器によって検出できます。 |
| 信号処理： | 音声認識や画像処理などの一部の信号処理タスクは、少量のバックグラウンド ノイズを追加することでより正確にすることができます。入力の変化。 |
| オーディオまたは音楽制作: | バックグラウンド ノイズは、曲や録音にテクスチャや雰囲気を加えるクリエイティブな方法で使用できます。たとえば、雨や交通の音を曲のバックグラウンドで使用して、特定のムードやシーンを設定できます。 |
| テストと審査: | テストと評価の際、電子システムを現実世界に近づけるため、またはストレス下での動作をテストするために、バックグラウンド ノイズを電子システムに意図的に追加することがあります。あらゆる状況でうまく機能することを確認するためのバックグラウンド ノイズの種類。 |
結論
結局のところ、バックグラウンド ノイズはエンジニアリングの世界では見過ごされがちな大きな問題です。
これまで見てきたように、電子システムの品質と信頼性に影響を与える可能性があり、完全に取り除くのは難しい場合があります。
しかし、幸いなことに、シールドや接地などの単純なものから、信号処理アルゴリズムやアクティブ ノイズ キャンセレーションなどのより複雑なものまで、その影響を抑える方法はたくさんあります。
エンジニアは、バックグラウンド ノイズがどこから発生し、それを取り除くために何ができるかを知ることで、強力で信頼性が高く、効率的な電子システムを作成できます。
次にノイズの多い電子システムに出くわしたときは、バックグラウンド ノイズは単なる煩わしさではないことを思い出してください。これは、創造的なソリューションと技術的ノウハウを必要とするエンジニアリングの課題でもあります。
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