Inleiding Tot Achtergrondgeluid In De Techniek

Als ingenieur of ingenieur weet je dat elektronische systemen overal zijn, van je telefoon tot je auto tot de apparaten in je huis.

Maar u weet misschien niet dat deze systemen een verborgen vijand hebben die van invloed kan zijn op hoe goed ze werken en hoe betrouwbaar ze zijn: achtergrondgeluid.

Achtergrondgeluid, zoals het gezoem van elektrische draden of de interferentie van andere apparaten, kan de kwaliteit van signalen aantasten en het moeilijk maken voor elektronische systemen om te werken.

Daarom is het belangrijk om veel te weten over achtergrondgeluid en hoe je dit effectief kunt verwijderen.

In deze blogpost leren we over achtergrondgeluid, inclusief waar het vandaan komt, wat het doet en hoe we kunnen voorkomen dat het elektronica in de war schopt.

Achtergrondgeluid in elektronische systemen begrijpen

Formele definitie:

De ongewenste signalen die in een (elektronisch) systeem altijd aanwezig zijn, onafhankelijk van het al dan niet aanwezig zijn van het ongewenste signaal.

Achtergrondgeluid is elke energie die ongewenst of hinderlijk is en een communicatiesignaal in de weg staat. Het kan afkomstig zijn van natuurlijke dingen zoals wind, regen, sneeuw, temperatuur, vochtigheid en de aantrekkingskracht van de maan.

Het kan ook afkomstig zijn van dingen die mensen hebben gemaakt, zoals elektronische systemen, spectrale vermogensdichtheid, magnetische velden, transmissielijnen, generatoren, energiecentrales, computers of mobiele telefoons.

Achtergrondruis beïnvloedt de kwaliteit van signalen in elektronische systemen doordat het voor mensen moeilijker wordt om te communiceren.

Ruis is een fout of willekeurige verstoring van een nuttig informatiesignaal in een communicatiekanaal dat niet gewenst is.

S/N of SNR staat voor signaal-ruisverhouding.

De signaal-ruisverhouding (S/N of SNR) is een manier om de sterkte van een gewenst signaal te vergelijken met de sterkte van achtergrondruis. Als het om netwerkdiensten gaat, is een hogere S/N-verhouding beter dan een lagere.

Als de S/N-verhouding van Wi-Fi-signalen bijvoorbeeld te laag is, kan dit de prestaties van het netwerk schaden, omdat het voor apparaten moeilijker wordt om het gewenste signaal te onderscheiden van de ruis.

Dit kan ertoe leiden dat pakketten worden verwijderd en dat gegevens keer op keer worden verzonden, waardoor de doorvoer afneemt en de latentie toeneemt.

Hoe afscherming en aarding helpen om achtergrondgeluiden te verminderen

Afscherming en aarding kunnen achtergrondruis in elektronische systemen helpen verminderen door alle apparaten een enkel aardingspunt te geven, aardlussen te voorkomen, de afstand tussen de agressor en slachtoffernetten te vergroten, afgeschermde kabels te gebruiken en een goed aardingssysteem op te zetten.

Afgeschermde kabels kunnen worden gebruikt om te voorkomen dat elektrostatische ruis de geleiders binnendringt en om elektrostatische ruis binnen de afscherming te houden. Door afgeschermde kabels op de juiste manier te gebruiken, kunt u de elektrostatische ruis verminderen die afkomstig is van de gewone modus.

Om ervoor te zorgen dat het DAQ-systeem minder geluidsproblemen heeft, moeten tijdens de ontwerp- en installatiefasen worden geaard en geaard.

Door deze best practices te volgen, kunt u de hoeveelheid signaalruis verminderen die van invloed is op procesbesturingsnetwerken en ervoor zorgen dat elektronische systemen correct werken.

Afscherming kan elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie-interferentie (RFI) helpen verminderen door een geleidende barrière tussen het apparaat en de storingsbron te plaatsen.

De kracht van achtergrondgeluid ontsluiten: van hinderlijk tot creatief hulpmiddel

Nog steeds moeilijk te begrijpen? Laat me het standpunt een beetje veranderen:

Ben je het beu om kristalhelder geluid en gemakkelijke verbindingen op je apparaten te hebben? Wilt u het gebruik van uw elektronische systemen moeilijker en frustrerender maken? Welnu, u hoeft alleen maar naar het achtergrondgeluid te luisteren! Ja dat klopt.

Je kunt van een perfect werkend systeem een ​​chaotische puinhoop maken door de ongewenste signalen die altijd aanwezig zijn in elektronische systemen op hol te laten slaan.

Geloof je ons niet? Leun achterover, doe het rustig aan en laat het geluid op de achtergrond zijn werk doen!

Oké, dat was maar een grap gemaakt om eruit te zien als een tv-reclame.

Laten we nu teruggaan naar de uitleg...

Meten en kwantificeren van achtergrondgeluid

Achtergrondgeluid kan elektronische systemen beïnvloeden.

Dit kan de kwaliteit van signalen verminderen en invloed hebben op hoe goed een netwerk werkt.

Het is belangrijk om achtergrondgeluid te meten en te tellen, zodat u beter kunt begrijpen hoe het u beïnvloedt en manieren kunt bedenken om er vanaf te komen.

Methoden voor het meten van achtergrondgeluid

In elektronische systemen zijn er verschillende manieren om achtergrondgeluid te meten en te tellen.

Een manier om dit te doen is een ruisbron die een bekend ruissignaal naar het betreffende circuit stuurt.

Dit maakt het mogelijk om te meten hoeveel willekeurige ruis er in een schakeling zit.

De ruisfactor wordt ook gebruikt in de versterkingsmethode, wat een andere manier is om achtergrondruis in een circuit te meten.

Het ruisgetal van een circuit wordt gemeten met de versterkingsmethode.

Het ruisgetal is een maat voor hoeveel ruis het circuit toevoegt aan het signaal dat het krijgt.

Een spectrumanalysator kan ook de hoeveelheid ruisvermogen aan de uitgang meten.

Dit apparaat meet het vermogensspectrum van een signaal en kan worden gebruikt om ruisbronnen te vinden en erachter te komen hoe hard ze zijn.

Meeteenheden voor elektrische geluidsniveaus

Meeteenheden voor elektrisch geluidsniveau omvatten elektrisch vermogen N in watt of dBm, root mean square (RMS) spanning in volt, dBV en mean squared error (MSE) in volt kwadraat.

Geluidsniveaumeters

Geluidsniveaumeters zijn hulpmiddelen die de hoeveelheid geluid meten in decibel (dB).

Deze apparaten hebben een instelling die A-weging wordt genoemd en die de meetwaarden verandert zodat ze overeenkomen met de manier waarop het menselijk oor reageert op verschillende frequenties.

Geluidsniveaumeters worden vaak gebruikt om te meten hoe luid de omgeving is, en ze zijn een belangrijk hulpmiddel bij het opstellen van regels en voorschriften over geluid.

Signaal-ruisverhouding (S/N)

Signaal-ruisverhouding (S/N) is een manier om de sterkte van een gewenst signaal te vergelijken met de sterkte van ruis op de achtergrond.

S/N wordt meestal gemeten in decibel en een logaritme met grondtal 10 kan worden gebruikt om dit uit te zoeken.

Als u bijvoorbeeld in microvolt meet, kunt u deze formule gebruiken: S/N = 20 log10(Ps/Pn), waarbij Ps het vermogen van het signaal is en Pn het vermogen van de ruis op de achtergrond.

Bronnen van achtergrondgeluid in elektronische systemen en hoe deze te minimaliseren of te elimineren

Ruis kan zowel van binnen als van buiten elektronische systemen komen. Ruis die uit de versterker komt, wordt interne ruis genoemd. Ruis die van buiten het systeem komt, wordt externe ruis genoemd.

Geleidende ruis, die via kabels het systeem binnenkomt, en uitgestraalde ruis, die ergens anders vandaan komt via de lucht of het vacuüm, zijn beide soorten externe ruis.

Elektronische circuits in apparaten die niet goed gemaakt zijn en niet genoeg ruis van binnen en buiten blokkeren, zullen ook gevoeliger zijn voor signaalruis.

Filteren en aarden

Een manier om achtergrondruis in elektronische systemen te verminderen of te verwijderen, is door filters op de kabels te plaatsen waar de ruis binnenkomt.

Om dit te doen, kunt u ferrietklemmen aan een kabel toevoegen om deze meer inductief te maken.

Om ervoor te zorgen dat DAQ-systemen minder geluidsproblemen hebben, moeten ze worden ontworpen en geïnstalleerd met de juiste aarding en aarding.

Het opzetten van een grondvlak kan helpen om ruis te verminderen en ervoor te zorgen dat alle circuits in een systeem hetzelfde referentiepotentiaal hebben, zodat verschillende signalen kunnen worden vergeleken.

Bandbreedte verminderen

Het verminderen van de bandbreedte van het systeem is een andere goede manier om signaalruis te verminderen.

Dit is hetzelfde als het verkorten van de tijd die nodig is om een ​​digitaal signaal te meten.

Als een versterker dezelfde bandbreedte heeft als het signaal dat het versterkt, voegt hij minder externe ruis toe dan een versterker met een hogere bandbreedte.

Technieken voor het verwijderen van achtergrondgeluiden uit audio- of video-opnamen en best practices voor het voorkomen van achtergrondgeluiden

Achtergrondgeluid verwijderen

Er zijn verschillende manieren om ruis op de achtergrond van audio- of video-opnamen te verwijderen.

Eén manier is om een ​​filter te gebruiken, zoals het geluidseffect Ruisonderdrukking in TechSmith Camtasia of het geluidsreductie-effect in Audacity, waarbij de clip wordt geïsoleerd en op Effect, Ruisonderdrukking, Ruisprofiel ophalen wordt geklikt.

Er zijn ook softwaretools zoals Krisp, Wavosaur, Samson Sound Deck, Wavepad en NoiseGate die kunnen worden gedownload en gebruikt om achtergrondgeluid te verminderen.

Achtergrondgeluid voorkomen

Er zijn enkele best practices die kunnen worden gebruikt om te voorkomen dat achtergrondgeluid wordt opgenomen.

Een effectieve aanpak is om op te nemen in een stille omgeving.

Dit kan door de ruimte tussen het onderwerp en de microfoon kleiner te maken en de ruimte tussen de microfoon en het geluid groter.

Waar mogelijk is het ook belangrijk om bronnen van achtergrondgeluid weg te werken.

U kunt bijvoorbeeld airconditioners in de buurt uitschakelen of naar een nieuwe plek verhuizen met minder verkeerslawaai.

Het gebruik van directionele microfoons kan ook helpen achtergrondgeluid te verminderen door te focussen op de geluidsbron en geluiden uit andere richtingen te minimaliseren.

Windschermen en microfoonversterking/versterking

Het gebruik van goede windschermen op microfoons wanneer u buiten opnamen maakt, is een andere goede manier om te voorkomen dat achtergrondgeluid in de weg zit.

Afhankelijk van het apparaat dat wordt gebruikt om geluiden op te nemen, kan het wijzigen van het niveau van de versterking of versterking van de microfoon ook ruis verminderen.

Actieplan

Tot slot is het belangrijk om te leren omgaan met achtergrondgeluiden en een plan te maken voor wat te doen als er onverwachte geluiden optreden tijdens opnames of vergaderingen.

Dit kan helpen het geluid te verbeteren en achtergrondgeluiden minder opvallend te maken.

Het elimineren van achtergrondruis in communicatietechnologieën

Ruis op de achtergrond kan een groot probleem zijn tijdens online vergaderingen of videogesprekken.

Er zijn een paar manieren om achtergrondgeluiden van computermicrofoons of headsets te verwijderen, en dat is goed nieuws.

Ingebouwde functies voor ruisonderdrukking gebruiken

Veel vormen van communicatie hebben ingebouwde ruisonderdrukkingsfuncties die het gemakkelijker maken om te horen tijdens vergaderingen of gesprekken wanneer er achtergrondgeluid is.

De desktop-app en de iOS-app van Microsoft Teams hebben bijvoorbeeld beide drie niveaus van ruisonderdrukking om deelnemers aan de vergadering te helpen bij hun taak te blijven.

Apps voor het verwijderen van achtergrondruis van derden gebruiken

Een andere manier om van achtergrondgeluid af te komen, is door apps zoals Krisp te gebruiken, die AI-aangedreven technologie gebruiken om achtergrondgeluid te onderdrukken.

In combinatie met andere communicatiemiddelen kunnen deze apps de geluidskwaliteit van gesprekken verbeteren.

De kamer geluiddicht maken of van locatie veranderen

U kunt ook van achtergrondgeluid afkomen door uw kamer geluiddicht te maken of te verhuizen.

Tijdens communicatiesessies kunnen eenvoudige veranderingen, zoals het sluiten van deuren en ramen of het verhuizen naar een stillere kamer, helpen om geluidsoverlast te verminderen.

De plaatsing van microfoon en luidspreker aanpassen

Door de plaats van uw microfoon en luidsprekers te veranderen, kunt u ook helpen om achtergrondgeluiden te verminderen.

Als u de microfoon dichter bij uw mond houdt, kan deze uw stem opvangen boven lawaaierige achtergrondgeluiden.

Door de luidsprekers uit de buurt van de microfoon te houden, kan de hoeveelheid feedback en achtergrondgeluid worden verminderd.

Nette apparaten gebruiken

Nette apparaten elimineren automatisch achtergrondgeluid voor telefoongesprekken door een virtuele bubbel voor uw vergadering te creëren en lawaai te verminderen zonder deelnemers te dempen.

De slimme microfoon- en luidsprekerbalktechnologie in Neat helpt het audiogeluid kristalhelder te laten klinken en achtergrondgeluiden te verminderen.

Minimaliseren van achtergrondgeluiden in alledaagse omgevingen

Lawaai op de achtergrond is een veelvoorkomend probleem in huizen, scholen, werkplekken en openbare plaatsen.

Er zijn een aantal dingen die kunnen worden gedaan om achtergrondgeluid te verminderen of te verwijderen.

Bronnen van achtergrondgeluid in alledaagse omgevingen

Enkele veelvoorkomende bronnen van achtergrondgeluid in het dagelijks leven zijn:

• Industriële bronnen zoals textielfabrieken, technische fabrieken, drukpersen en metaalindustrieën.
• Luide apparaten met ronddraaiende trommels of zoemende ventilatoren in huizen.
• Lawaai in scholen, zoals in klaslokalen, kantines, gangen en speelplaatsen.
• Beroepslawaai in zware industriële en productieomgevingen, zoals boerderijen, cafetaria's of bars.

Strategieën voor het minimaliseren van achtergrondgeluid

• Gebruik van oordoppen en barrières.

Gebruik oordopjes of een ruisonderdrukkende koptelefoon om achtergrondgeluid te verminderen of te verwijderen.

Deze kunnen op het werk of tijdens het slapen worden gedragen om de hoeveelheid omgevingslawaai te verminderen.

Muren, deuren en ramen kunnen ook worden gebruikt om trillingen en harde geluidsgolven te verminderen.

• Gebruik van stillere apparaten.

In huizen moeten luide apparaten zoals trommelende trommels of zoemende ventilatoren worden vervangen door stillere apparaten.

Dit kan het geluid in huis aanzienlijk verminderen.

• Gebruik van witte / roze ruismachines.

Witte ruismachines kunnen ook worden gebruikt om achtergrondgeluiden te verdoezelen, omdat ze een stabiel geluid maken dat andere geluiden helpt overstemmen.

Maar machines met witte ruis zijn misschien niet in alle situaties de beste keuze, omdat ze ook kunnen bijdragen aan het geluidsniveau.

• Akoestische behandeling.

Het gebruik van materialen zoals panelen of tegels om geluidsgolven te absorberen en de nagalmtijd te verkorten, wordt akoestische behandeling genoemd.

Dit kan met name handig zijn in klaslokalen en andere plaatsen waar wordt geleerd en waar lawaai op de achtergrond afleidend kan zijn.

• Technische wijzigingen.

Op werkplekken waar te veel lawaai is, moeten werkgevers uitzoeken welke gebieden of taken te veel lawaai veroorzaken en maatregelen nemen om dit te verminderen.

Dit kan betekenen dat er met behulp van engineering wijzigingen worden aangebracht in de geluidsbron of de werkomgeving.

Voorbeelden zijn onder meer:

• Gebruik van geluidsabsorberende materialen in wanden, vloeren en plafonds.
• Luidruchtige apparatuur omsluiten of isoleren.
• Het plaatsen van barrières of geluidsgordijnen om geluid tegen te houden of te absorberen.
• Persoonlijke beschermingsmiddelen.

Wanneer technologie niet voldoende is om het probleem op te lossen, moeten mensen ook persoonlijke beschermingsmiddelen krijgen, zoals oordoppen of oorkappen.

Over het algemeen zijn er een aantal manieren om achtergrondgeluid te verminderen of te verwijderen.

Denk hierbij aan het wijzigen van de geluidsbron, het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen, het herschikken van meubels, het gebruik van akoestische panelen, het planten van bomen, het gebruik van wit/roze ruismachines of het vervangen van luide apparaten door stillere apparaten.

Eliminatie van achtergrondgeluiden in elektronische systemen

Actieve ruisonderdrukking (ANC)

Active Noise Control (ANC)-technologie wordt in het bedrijfsleven gebruikt om achtergrondgeluiden in elektronische systemen te verminderen.

ANC-technologie werkt door achtergrondruis op te nemen, het ruissignaal om te keren om "anti-ruis" te maken en het vervolgens toe te voegen aan het uitgangssignaal.

ANC kan worden gedaan met analoge circuits of door digitale signalen te verwerken.

Digitale ruisonderdrukking (DNR)

Digitale ruisonderdrukkingsschema's (DNR) zijn gemaakt om de hoeveelheid geluid te verminderen die hoortoestellen maken als er ruis is.

DNR-algoritmen kijken naar de golfvorm van de achtergrondruis en maken een signaal dat ofwel de fase van die frequentie verandert of deze in realtime zwakker maakt.

Digitale actieve ruisonderdrukkingstechnologie (ANC) onderdrukt achtergrondgeluid met>40dB, wat de beste op de markt is.

Geavanceerde algoritmen

Geavanceerde ruisonderdrukking kan met behulp van geavanceerde algoritmen.

Dubbele omnidirectionele microfoons of quad omnidirectionele microfoons worden gebruikt om geluidssignalen uit de omgeving op te vangen.

Deze audiosignalen worden naar een digitale signaalprocessor (DSP) gestuurd die algoritmen gebruikt om achtergrondruis te scheiden en te verwijderen.

Met meer geavanceerde algoritmen kan dit het isoleren en versterken van spraak omvatten, zodat u duidelijk kunt horen en gehoord kunt worden, ongeacht hoe luid het is.

Actieve ruisonderdrukking, digitale ruisonderdrukking en geavanceerde algoritmen zijn allemaal geavanceerde methoden die in de industrie worden gebruikt om achtergrondruis in elektronische systemen te verminderen.

U kunt deze dingen doen met analoge schakelingen of digitale signaalverwerking, en u kunt twee of vier omnidirectionele microfoons gebruiken om geluiden uit de omgeving op te vangen.

Uiteindelijk helpt geavanceerde ruisonderdrukking achtergrondgeluid te scheiden en te blokkeren, waardoor spraak duidelijker wordt en ongewenste geluiden worden verminderd.

Hoe achtergrondgeluiden in Audacity te verwijderen

Tip: Schakel de ondertitelingsknop in als je die nodig hebt. Kies "automatische vertaling" in de instellingenknop, als u de gesproken taal niet kent. Mogelijk moet u eerst op de taal van de video klikken voordat uw favoriete taal beschikbaar komt voor vertaling.

Kunnen deze geluiden nuttig zijn?

Gebruikt in:	Beschrijving:
Geluidsmaskering:	Op sommige plaatsen, zoals kantoortuinen of ziekenhuizen, kan het moeilijk zijn om uw privacy te behouden en te voorkomen dat mensen u storen. Geluidsmaskering is een oplossing. Dit is wanneer achtergrondgeluid met opzet wordt toegevoegd om het moeilijker te maken om gesprekken te horen en andere geluiden. Een machine voor witte ruis of een natuurlijke geluidsgenerator kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een ​​rustgevend achtergrondgeluid te creëren dat de meer afleidende geluiden in de omgeving verdoezelt.
Audio-watermerken:	Audiowatermerken is een manier om bij te houden waar een audiosignaal vandaan komt of wie de eigenaar is door er een unieke identificator of code aan toe te voegen. Een manier om dit te doen is door een bepaald type achtergrondgeluid aan het audiosignaal toe te voegen dat mensen niet kunnen horen. Maar dat kan worden opgepikt door software of apparatuur met de juiste sensoren.
Signaalverwerking:	Sommige signaalverwerkingstaken, zoals spraakherkenning of beeldverwerking, kunnen nauwkeuriger worden gemaakt door een kleine hoeveelheid achtergrondruis toe te voegen. Dit komt omdat achtergrondruis kan helpen de effecten van overfitting of bias in het systeem te verminderen en het beter bestand te maken tegen veranderingen in de invoer.
Audio- of muziekproductie:	Achtergrondgeluid kan op een creatieve manier worden gebruikt om textuur of sfeer aan een nummer of opname toe te voegen. Het geluid van regen of verkeer kan bijvoorbeeld op de achtergrond van een nummer worden gebruikt om een ​​bepaalde stemming of scène te creëren.
Testen en beoordelen:	Tijdens het testen en evalueren kan soms met opzet achtergrondgeluid aan elektronische systemen worden toegevoegd om ze meer op de echte wereld te laten lijken of om te testen hoe goed ze werken onder stress. Een autofabrikant kan bijvoorbeeld het elektronische systeem van een auto in verschillende omstandigheden testen. Soorten achtergrondgeluid om ervoor te zorgen dat het in alle situaties goed werkt.

Conclusie

Uiteindelijk is achtergrondgeluid een groot probleem in de wereld van engineering dat vaak over het hoofd wordt gezien.

Zoals we hebben gezien, kan het de kwaliteit en betrouwbaarheid van elektronische systemen aantasten en kan het moeilijk zijn om er helemaal vanaf te komen.

Maar het goede nieuws is dat er veel manieren zijn om de effecten ervan te verminderen, van eenvoudige zoals afscherming en aarding tot meer complexe zoals signaalverwerkingsalgoritmen en actieve ruisonderdrukking.

Ingenieurs kunnen elektronische systemen maken die sterk, betrouwbaar en efficiënt zijn door te weten waar achtergrondgeluid vandaan komt en wat ze kunnen doen om er vanaf te komen.

Dus, de volgende keer dat u een lawaaierig elektronisch systeem tegenkomt, bedenk dan dat achtergrondgeluid niet alleen vervelend is; het is ook een technische uitdaging die creatieve oplossingen en technische knowhow vereist.