Что такое отношение сигнал-шум и почему это имеет значение?
Возможно, вы столкнулись с указанной спецификацией продукта или, возможно, даже услышали или прочитали дискуссию о соотношении сигнал / шум. Часто сокращается как SNR или S / N, эта спецификация может показаться загадочной для среднего потребителя. В то время как математика за отношением сигнал / шум является технической, концепция не является, и это значение может повлиять на общее качество звука системы.
Объяснение отношения сигнал-шум
Отношение сигнал / шум сравнивает уровень мощности сигнала с уровнем мощности шума. Это чаще всего выражается как измерение децибел (дБ). Более высокие числа обычно означают лучшую спецификацию, так как есть более полезная информация (сигнал), чем есть нежелательные данные (шум).
Например, когда аудиокомпонент отображает отношение сигнал / шум 100 дБ, это означает, что уровень аудиосигнала на 100 дБ выше уровня шума. Соотношение сигнал-шум 100 дБ значительно лучше, чем значение, равное 70 дБ (или меньше).
Для иллюстрации предположим, что вы разговариваете с кем-то на кухне, где также есть особенно громкий холодильник. Давайте также скажем, что холодильник генерирует 50 дБ шума (считайте это шумом), поскольку он сохраняет его содержимое в прохладном — громком холодильнике. Если человек, с которым вы говорите, предпочитает разговаривать с шепотом (считайте это сигналом) на уровне 30 дБ, вы не сможете услышать ни одного слова, потому что он перегружен холодильником! Итак, вы просите человека говорить громче, но даже при 60 дБ вы все равно можете попросить их повторить все. Говоря на 90 дБ, может показаться скорее кричащим, но, по крайней мере, слова будут ясно слышны и понятны. Это идея соотношения сигнал / шум.
Почему отношение сигнал-шум важно
Спецификации для соотношения сигнал / шум можно найти во многих продуктах и компонентах, которые касаются аудио, таких как динамики, телефоны (беспроводные или другие), наушники, микрофоны, усилители, приемники, проигрыватели, радиоприемники, CD / DVD / медиаплееры, Звуковые карты ПК, смартфоны, планшеты и многое другое.
Однако не все производители легко знают это значение.
Фактический шум часто характеризуется как белым или электронным шипением или статикой, или низким или вибрирующим гулом. Выверните громкость ваших динамиков, пока ничего не играет — если вы слышите шипение, это шум, который часто называют «шумовым полом». Подобно холодильнику в описанном выше сценарии, этот уровень шума всегда присутствует.
Пока входящий сигнал силен и значительно превышает уровень шума, звук будет поддерживать более высокое качество. Это то хорошее отношение сигнал-шум, которое люди предпочитают для четкого и точного звука.
Но если сигнал оказывается слабым, некоторые могут подумать просто увеличить громкость, чтобы увеличить выход. К сожалению, регулировка громкости вверх и вниз влияет как на уровень шума, так и на сигнал. Музыка может стать громче, но так же будет основной шум. Для достижения желаемого эффекта вам нужно будет увеличить только уровень сигнала источника. Некоторые устройства оснащены аппаратными и / или программными элементами, которые предназначены для улучшения отношения сигнал / шум.
К сожалению, все компоненты, даже кабели, добавляют некоторый уровень шума к звуковому сигналу. Это лучшие, которые предназначены для обеспечения минимального уровня шума, чтобы максимизировать коэффициент. Аналоговые устройства, такие как усилители и проигрыватели, обычно имеют более низкое отношение сигнал / шум, чем цифровые устройства.
Конечно, стоит избегать продуктов с очень слабыми отношениями сигнал-шум. Однако отношение сигнал / шум не должно использоваться в качестве единственной спецификации для измерения качества звука компонентов. Следует также учитывать частотную характеристику и гармонические искажения.
Выбираем Hi-Fi усилитель
Если вы только приступаете к созданию своей первой настоящей Hi-Fi системы, то уже наверняка задумывались о приобретении для нее усилителя. На рынке представлено огромное количество моделей стереоусилителей – дорогих и дешевых, больших и маленьких, с минимальным набором функций и настоящих универсалов. Какой же усилитель выбрать?
Расставляем приоритеты
Пожалуй, стоит начать с приоритета параметров выбора.
На первом месте, разумеется, будет стоимость конкретной модели. Не стоит брать кредиты или разорять копилку «на черный день» для покупки Hi-Fi усилителя — будем реалистами, музыка это всего лишь одна из сторон нашей жизни. Запланируйте на его приобретение сумму, которую можете относительно комфортно истратить, на влезая в долги (и помните, что вам еще придется покупать и другие компоненты для аудиосистемы), и оставьте запас процентов в 10-15 на всякий случай. Усилитель, как и акустика, наиболее «долгоиграющий» Hi-Fi компонент и, возможно, стоит потратить на его приобретение немного больше средств, чем планировалось изначально, если какая-то модель вам особенно понравится.
Собственно говоря, на этом лирическая часть нашего обзора заканчивается и можно перейти к более прозаическим вещам. Выбор усилителя на самом деле нужно вести в привязке к имеющимся (или уже определенным для приобретения) колонкам, так как от правильного согласования этих двух компонентов во многом зависит качество звучания системы.
Мощно и громко
Итак, есть хорошее общее правило, подтвержденное практикой — выбирать усилитель, который обеспечивает, по крайней мере, такое же количество мощности, сколько указано в качестве номинальной для колонки. А лучше выбирать усилитель, выходная мощность которого превышает этот показатель. Почему? Давайте разберемся.
Глядя на характеристики конкретной колонки, мы обязательно увидим некий параметр, измеряемый в Омах. Иногда его обозначают как «сопротивление», но с точки зрения электротехники его правильное название – импеданс. Разница состоит в том, что сопротивление есть величина, измеряемая при подаче на нагрузку постоянного тока, то есть и сама она является постоянной.
Значит ли это, что более мощный усилитель будет громче звучать? Скорее всего, да, но здесь есть нюансы. Громкость звука есть величина относительная, измеряемая в дБ и с мощностью связана нелинейно. И, кроме того, в этой формуле есть еще одна переменная величина – чувствительность акустики. Если пропустить всю физику, то можно сказать, что для получения равной громкости звука для менее чувствительной акустики требуется больше ватт от усилителя, чем для более чувствительной.
Но что же произойдёт, если усилителю не хватит мощности для работы системы на той громкости, которую пожелал установить меломан? В этом случае возникнет ограничение сигнала, особенно заметно проявляющееся на фронтах импульсных сигналов (удар барабана, гитарные рифы). В результате в звуке появятся искажения не только очень неприятные на слух, но и способные привести к повреждению колонок – вот почему считается, что менее мощные усилители опаснее для акустики, чем более мощные.
А как же ламповые модели, которые при сравнительно небольшой мощности звучат громко и мощно? Здесь есть две хитрости.
Как правило, ламповые усилители включают с чувствительной акустикой (от 95 дБ и выше), то есть большая подводимая мощность для получения высокой громкости ей не нужна. А кроме того, лампа, как и транзистор, тоже ограничивает сигнал при превышении своих мощностных характеристик, но делает это красиво, без слышимых искажений. Это можно условно назвать компрессией – звук становится плотнее, менее детальным, но на слух он воспринимается вполне комфортно.
Существует и такой показатель, как запас по перегрузке, который опять-таки измеряется в децибелах. Если усилитель имеет запас по перегрузке в 3 дБ, то он способен удвоить свою выходную мощность на короткий период для неискаженной передачи импульсных сигналов (хотя в его характеристиках при этом может быть указана только номинальная выходная мощность).
Искажения, шумы и другие
Следующим параметром, на который необходимо обращать внимание при выборе усилителя, является уровень искажений.
Те искажения, которые указываются в параметрах усилителей – как правило, гармонические. Кроме них существуют и другие, но они в спецификациях почти не встречаются. Например, пагубное влияние на звук оказывают интермодуляционные искажения, которые делают звуковую картину менее прозрачной и детализированной. Вы можете самостоятельно оценить их – если при воспроизведении оркестровой музыки или записей хора слышно отдельные инструменты и голоса – скорее всего, уровень интермодуляционных искажений усилителя находится на приемлемом уровне.
Еще один фактор, влияющий на качество звучания усилителя — это соотношение сигнал / шум, показывающее, насколько аудиосигнал по уровню превышает собственные шумы устройства. Чем больше это значение, тем лучше. То есть с помощью усилителя с соотношением сигнал/шум, например, более 85 дБ вы услышите даже самые тихие звуки (они не будут маскироваться шумами). Более высокие показатели соотношения сигнал/шум, которые можно видеть в спецификациях цифровых источников сигнала, выглядят, конечно, очень эффектно, но практического смысла для усилителей не имеют.
Коэффициент демпфирования нагрузки, также, к сожалению, указываемый не всеми изготовителями, показывает способность усилителя контролировать звучание колонок. Динамики в акустике превращают входной электрический сигнал в механические перемещения диффузоров, создающих звуковые волны, и очень важно, чтобы это происходило в точном соответствии с изменениями входного сигнала. Особенно заметно несогласованная работа акустики и усилителя проявляется на низких частотах, но страдают от нее и другие частотные диапазоны.
В заключение же можно сказать, что даже идеальный с точки зрения заявленных технических характеристик усилитель нужно послушать перед покупкой и очень желательно именно через имеющиеся (или также намеченные к приобретению) колонки. И только после этого принимать окончательное решение о том, подойдет ли он именно вам.
Функции усилителя
Разумеется, выбранный усилитель должен обладать и определенным набором функций. Однако не будем забывать, что главной и основной задачей Hi-Fi усилителя является качественное усиление сигнала от источника и передача его в колонки. По этой причине иногда имеет смысл приобрести более «простой» усилитель (например, без встроенных ЦАП, фонокорректоров или Bluetooth), чем равную по стоимости, но более функционально оснащенную модель.
Доступный и качественный усилитель Pro-Ject Stereo Box S2, который можно дооснастить любыми внешними устройствами
Гораздо правильнее впоследствии дооснастить хороший Hi-Fi усилитель внешними устройствами (тем же ЦАП, например), чем мириться с посредственным звучанием аппарата с полным набором цифровых и аналоговых входов.
Кроме того, не стоит забывать, что в большинстве случаев даже недорогие внешние фонокорректоры и ЦАП превосходят по качеству аналогичные встроенные схемы, особенно в усилителях среднего ценового диапазона. И хотя из любого правила есть свои исключения, представленные на рынке сейчас действительно высококлассные усилители с расширенным функционалом имеют довольно высокую стоимость.
: что такое хороший уровень сигнала или отношение сигнал/шум (SNR) для Wi-Fi?
«Что такое хороший уровень сигнала или отношение сигнал-шум (SNR) для Wi-Fi» — один из самых распространенных вопросов на интернет-форумах. Типичные ответы примерно такие: «Отношение сигнал-шум 24-40 дБ считается хорошим», но они не объясняют компромисс в скорости, на который вы потенциально идете из-за адаптивной модуляции и кодирования, встроенных в технологию Wi-Fi. Для лучшей скорости Wi-Fi мощность сигнала -50 дБмВт или выше или отношение сигнал/шум 41 дБ или выше необходимо.
В типичном жилом доме мы показываем, используя реальные измерения, что эти цели вполне достижимы, но, как правило, только с несколькими точками доступа Wi-Fi, а не с одним маршрутизатором Wi-Fi. Кроме того, использование одного Wi-Fi-маршрутизатора увеличивает вероятность «не-спотов» — мест, где Wi-Fi абсолютно невозможен. Однако при скромном планировании и измерениях вы можете значительно улучшить свою сеть Wi-Fi и максимально увеличить скорость там, где вам это нужно.
Не верьте заявлениям производителей оборудования Wi-Fi, поскольку реальность такова, что Wi-Fi часто является слабым звеном в цепи широкополосного доступа. большинства производителей оборудования Wi-Fi. С заявлениями о огромных скоростях (таких как 11 000 Мбит/с для новейших продуктов) неудивительно, что так много пользователей широкополосного доступа разочаровываются, когда тесты скорости показывают, что скорости составляют всего 1% или меньше от этих заявлений. Мы не можем представить себе другой области, в которой заявленные характеристики превосходили бы реальность, с которой сталкиваются пользователи широкополосного доступа, в такой степени.
Реальность такова, что скорость Wi-Fi, достигнутая в идеальных условиях радиосвязи, существенно снижается в худших условиях. До сих пор низкая скорость широкополосного доступа, достигаемая с помощью базовых услуг широкополосного доступа, часто маскировала низкую скорость Wi-Fi. В связи с переходом к услугам сверхбыстрой широкополосной связи и ожидаемым утроением использования широкополосной связи в ближайшие пять лет вам необходимо обеспечить бесперебойную работу вашей сети Wi-Fi. Последний сервис BT Full Fiber 1000 предлагает скорость загрузки до 900 Мбит/с, но беглый взгляд на интернет-форумы показывает, что многие абоненты жалуются на то, что их собственные тесты скорости показывают, что реальные скорости намного ниже, чем это — в первую очередь из-за Wi-Fi. Мы считаем, что бессмысленно переходить на услуги сверхбыстрого широкополосного доступа с очень высокими скоростями, если ваша сеть Wi-Fi неправильно настроена и оптимизирована . Wi-Fi может обеспечить максимальную скорость, на которую он способен, только при отличных условиях радиосвязи, как описано ниже.
К счастью, действия по значительному повышению скорости вашего Wi-Fi просты.
Краткое описание модуляции и кодирования Wi-Fi
Wi-Fi был разработан для решения проблем распространения радиоволн в типичных зданиях, где уровни сигнала могут резко возрастать и падать в зависимости от вашего местоположения по отношению к ваш Wi-Fi роутер или точка доступа. Как правило, уровни сигнала падают по мере удаления от маршрутизатора Wi-Fi или точки доступа, и сигналы могут значительно ослабляться при прохождении через препятствия, такие как стены, потолки и двери.
Одной из наиболее важных особенностей Wi-Fi является система, используемая для «совладания» с изменчивостью уровня сигнала. Основная цель этого состоит в том, чтобы максимизировать скорость передачи данных везде, где это возможно (при превосходном уровне сигнала), и в то же время сделать сигналы Wi-Fi более надежными (с более низкой скоростью передачи данных) при низком уровне сигнала, чтобы избежать потери данных.
Это называется адаптивной модуляцией и кодированием . Модуляция и кодирование — разные вещи, но они работают вместе.
Модуляция связана с тем, как данные/информация передаются по радиоволнам. С Wi-Fi 802.11ac можно использовать пять схем модуляции, в зависимости от условий сигнала. Наиболее надежная схема модуляции называется BPSK (или двоичная фазовая манипуляция). QPSK (квадратурная фазовая манипуляция) удваивает объем данных, который может быть отправлен за определенный период времени, но более чувствителен к шумам и помехам. Точно так же 16-QAM (квадратурная амплитудная модуляция) удваивает скорость передачи данных QPSK. 64-QAM и 256-QAM втрое и вчетверо увеличивают скорость передачи данных по сравнению с QPSK соответственно. Из всех доступных схем модуляции 256-QAM может обеспечить самые высокие скорости, с в восемь раз в раз больше данных за заданный период времени, чем самая надежная BPSK. Однако он может успешно работать только при отличных условиях сигнала.
Кодирование или кодирование с прямым исправлением ошибок (FEC), чтобы дать его полное название, — это когда дополнительные биты информации добавляются к передаваемым данным Wi-Fi, чтобы позволить восстановить переданные данные, если некоторые данные потеряны из-за шум или помехи. Чем больше битов данных добавляется, тем надежнее становится передача и тем больше потерянной информации можно восстановить. Однако добавление большего количества битов для кодирования означает, что будет передаваться меньше битов полезной информации, что снижает скорость передачи данных. Для Wi-Fi так называемая скорость FEC варьируется от 1/2 до 5/6. Скорость FEC 1/2 означает, что дополнительный бит информации добавляется к каждому отправленному биту, чтобы помочь исправить ошибки (что является наиболее надежным), тогда как скорость FEC 5/6 означает, что дополнительный бит информации только добавляется для каждых шести битов информации (что является наименее надежным).
Модуляция и кодирование используются вместе, и стандарт Wi-Fi 802.
11ac определяет десять возможных комбинаций модуляции и кодирования — от MCS0 (схема модуляции и кодирования 0) до MCS9, как показано в таблице 1 ниже. MCS0 является наиболее надежной комбинацией при наличии шумов и помех, но обеспечивает самые низкие скорости. Он сочетает в себе самую надежную модуляцию (BPSK) с самой надежной схемой кодирования. С другой стороны, MCS9 обеспечивает самые высокие скорости, но является наименее устойчивым к шуму и помехам, поскольку он сочетает в себе наименее устойчивую схему модуляции (256-QAM) с наименее устойчивой схемой кодирования. MCS9обеспечивает 13,3 раза скорость передачи данных MCS0. Способность Wi-Fi адаптировать модуляцию и кодирование в соответствии с условиями радиосвязи — это то, что делает систему такой мощной, максимально увеличивая скорость там, где это возможно, а также обеспечивая базовый уровень производительности.
| Схема модуляции и кодирования | Модуляция | Скорость кодирования FEC | Скорость передачи данных (скорость) |
|---|---|---|---|
| MCS0 (наиболее надежный) | BPSK | 1/2 | |
| MCS1 | QPSK | 1/2 | В 2,0 раза быстрее, чем MCS0 |
| MCS2 | QPSK | 3/4 | В 3,0 раза быстрее, чем MCS0 |
| MCS3 | 16-QAM | 1/2 | В 4,0 раза быстрее, чем MCS0 |
| MCS4 | 16-QAM | 3/4 | В 6,0 раз быстрее, чем MCS0 |
| MCS5 | 64-КАМ | 2/3 | В 8,0 раз быстрее, чем MCS0 |
| MCS6 | 64-QAM | 3/4 | В 9,0 раз быстрее, чем MCS0 |
| MCS7 | 64-QAM | 5/6 | В 10,0 раз быстрее, чем MCS0 |
| MCS8 | 256-QAM | 3/4 | В 12,0 раз быстрее, чем MCS0 |
| MCS9 (наименее надежный) | 256-QAM | 5/6 | В 13,3 раза быстрее, чем MCS0 |
Таблица 1.
Десять возможных схем модуляции и кодирования для 802.11ac Wi-Fi, обеспечивающих очень разные скорости важно объяснить и провести различие между метриками, которые обычно используются и измеряются. Часто термины «мощность сигнала» и «отношение сигнал/шум» используются на онлайн-форумах для обозначения одного и того же, но они разные. Если вы хотите правильно настроить и оптимизировать свою сеть Wi-Fi, мы рекомендуем вам использовать программное обеспечение, предназначенное для измерения сетей Wi-Fi. Наши фавориты на данный момент:
- NetSpot
- Проводник Wi-Fi.
Оба они измеряют уровень сигнала и отношение сигнал-шум для всех Wi-Fi-маршрутизаторов и точек доступа поблизости. На снимке экрана показаны измерения, записанные с помощью NetSpot. Ваша сеть Wi-Fi может быть настроена и оптимизирована с использованием любой меры.
Рис. 1. Скриншот NetSpot, на котором показаны измерения уровня сигнала и отношения сигнал/шум
Мощность сигнала обычно измеряется в дБм (что означает уровень сигнала по сравнению с 1 мВт, измеренный по шкале дБ).
0 дБмВт означает 1 мВт. -10 дБмВт означает 0,1 мВт, а -20 дБмВт означает -0,01 мВт. Как правило, измеренные уровни сигнала намного ниже 1 мВт, поэтому мощность сигнала Wi-Fi выражается отрицательными числами и обычно варьируется от -80 дБм (0,00000001 мВт) до -30 дБм (0,001 мВт). Некоторых может сбить с толку то, что меньшее отрицательное число выше (лучше), чем большое отрицательное число. Уровень сигнала -50 дБм будет достигнут только относительно близко к маршрутизатору WiFi или точке доступа. Сила сигнала -75 дБм или ниже считается плохой.
Отношение сигнал/шум (SNR) – это отношение (рассчитанное в децибелах) силы принятого сигнала к уровню шума. Для обеспечения надежного соединения уровень сигнала должен быть значительно выше уровня шума. SNR выше 40 дБ считается отличным, тогда как SNR ниже 15 дБ может привести к медленному и ненадежному соединению.
Другие факторы влияют на скорость Wi-Fi
Важно помнить, что скорость и производительность Wi-Fi также зависят от используемого стандарта Wi-Fi, рабочей частоты и полосы пропускания канала.
В настоящее время мы рекомендуем:
- Устройства 802.11ac (вместо более новых и дорогих устройств 802.11ax)
- Работа на частоте 5 ГГц (вместо 2,4 ГГц)
- Разнос каналов 80 МГц (предпочтительнее 40 МГц или 20 МГц).
Несмотря на то, что ранние маршрутизаторы Wi-Fi и точки доступа, использующие самый последний стандарт Wi-Fi 6 802.11ax, уже доступны в продаже, измеренные скорости первых устройств были спорадическими, а производительность снижается из-за отсутствия широкой доступности совместимых устройств. Поэтому мы рекомендуем использовать более проверенные Wi-Fi 5 802.11ac устройств в настоящее время.
Настоятельно рекомендуется работа на частоте 5 ГГц на частоте выше 2,4 ГГц (которую мы фактически отключаем). Как правило, на частоте 5 ГГц меньше помех, больше полоса пропускания и выше максимальная скорость. Хотя диапазон на частоте 5 ГГц обычно меньше 2,4 ГГц, это можно компенсировать за счет использования нескольких точек доступа Wi-Fi.
Более широкий разнос каналов на частоте 5 ГГц обычно обеспечивает более высокие скорости, поэтому, если возможно, используйте разнос каналов 80 МГц , а не 40 МГц или 20 МГц. Хотя потенциально возможно использовать еще более широкий разнос каналов 160 МГц, не все устройства поддерживают это, и может быть недостаточно пропускной способности для работы с несколькими точками доступа Wi-Fi (поскольку на разных точках доступа должны использоваться разные каналы для предотвращения помех).
Для достижения максимальной скорости Wi-Fi требуется уровень сигнала около -50 дБм или более
Повышение уровня сигнала позволяет использовать менее надежные схемы модуляции и кодирования, увеличивая скорость Wi-Fi, как показано на рис. 2 ниже. Показанные результаты относятся к стандарту 802.11ac с рабочей частотой 5 ГГц и разносом каналов 80 МГц. В то время как уровень сигнала -76 дБм достаточен для наиболее надежной комбинации модуляции и кодирования MCS 0, скорость Wi-Fi составляет всего 7,5% от максимально достижимой скорости.
Однако режим «полной скорости», в котором используется наименее устойчивая (MCS9) комбинация модуляции и кодирования, возможен только при уровне сигнала около –50 дБм или более . Между этими крайними значениями уровня сигнала обычно используются различные схемы кодирования модуляции. Уровень сигнала не менее -56 дБм необходим для поддержания скорости не менее 75% от максимально возможной.
В типичном доме один Wi-Fi-маршрутизатор или точка доступа будут обеспечивать широкий диапазон мощностей сигнала в разных местах, что, возможно, заставит принимать трудные решения. Предпочтение определенному месту (например, определенному стулу в гостиной) — чтобы максимизировать скорость в этом месте — может означать гораздо более низкую скорость в другом месте, как описано ниже.
Для достижения максимальной скорости Wi-Fi требуется отношение сигнал/шум не менее 41 дБ
Как и при увеличении уровня сигнала, увеличение отношения сигнал/шум позволяет использовать менее надежные и более быстрые комбинации модуляции/кодирования, как показано на рис. 3 ниже. Как и выше, результаты показаны для стандарта 802.11ac с частотой 5 ГГц и разносом каналов 80 МГц. В то время как отношение сигнал/шум около 16 дБ достаточно для достижения скорости, эквивалентной только 7,5% от максимально возможной скорости, отношение сигнал/шум должно быть около 41 дБ или более для достижения максимальной скорости. скорость.
Рисунок 3: Диаграмма зависимости скорости Wi-Fi от отношения сигнал/шум [Источник: повышение скорости широкополосного доступа]
считаются хорошими» так вводят в заблуждение. Это широкий диапазон отношения сигнал/шум, где минимальный уровень 24 дБ позволяет достичь скорости примерно в одну треть от максимально возможной скорости.
Что это означает на практике и важность оптимального размещения нескольких точек доступа
Чтобы помочь понять, что эти цели означают на практике, мы хотим поделиться с вами некоторыми реальными измерениями, сделанными в семейном доме в Великобритании. В таблице ниже показано измеренное отношение сигнал/шум (SNR) с использованием приложения NetSpot. Перед проведением измерений было определено десять целевых мест, жители которых рассчитывали проводить много времени и хотели иметь отличный широкополосный доступ. Были использованы четыре точки доступа Wi-Fi, чтобы обеспечить отличное покрытие для всех целевых местоположений, а измерения отношения сигнал-шум для всех местоположений (и для всех точек доступа) показаны в Таблице 2 ниже. Цифры, выделенные жирным шрифтом, указывают на то, что измерения превышают минимальный SNR 41 дБ, необходимый для достижения максимальной скорости Wi-Fi (обсуждалось ранее).
| Местоположение цели | Точка доступа 1 | Точка доступа 2 | Точка доступа 3 | Точка доступа 4 |
|---|---|---|---|---|
| Рабочий стол | 47 дБ | 44 дБ | 24 дБ | 15 дБ |
| Диван для отдыха | 50 дБ | 37 дБ | 14 дБ | 16 дБ |
| Кухонный остров | 30 дБ | 18 дБ | 17 дБ | 48 дБ |
| Обеденный стол | 31 дБ | 13 дБ | 52 дБ | 11 дБ |
| Диван для игровой комнаты | 25 дБ | 44 дБ | 30 дБ | 47 дБ |
| Главная спальня (кровать) | 30 дБ | 56 дБ | 31 дБ | 26 дБ |
| Детская 1 (стол) | 26 дБ | 33 дБ | 50 дБ | 28 дБ |
| Детская 1 (кровать) | 17 дБ | 29 дБ | 53 дБ | 21 дБ |
| Детская спальня 2 (стол) | 37 дБ | 58 дБ | 36 дБ | 25 дБ |
| Детская 2 (кровать) | 39 дБ | 48 дБ | 35 дБ | 25 дБ |
Таблица 2.
Измерения отношения сигнал-шум (SNR), выполненные в семейном доме в Великобритании
SNR (т.е. лучшие скорости) до половины целевых местоположений. Результаты для других точек доступа показывают, что эта доля существенно снижается, если расположение одной точки доступа неоптимально. В то время как каждая точка доступа могла обеспечить отличное отношение сигнал-шум в определенных местах, все они оставляли другие целевые места с плохим обслуживанием или без него.
В этом случае было необходимо четыре точки доступа для доставки целевого SNR во все целевые местоположения. Используя четыре точки доступа, все десять целевых местоположений смогли достичь минимального отношения сигнал/шум в 47 дБ со средним отношением сигнал/шум во всех десяти местоположениях на уровне 51 дБ. При использовании оборудования, которое мы использовали, средняя пропускная способность 650-720 Мбит/с была достигнута (измерено с помощью iPerf3) во всех местах с использованием диапазона устройств (с использованием разноса каналов 5 ГГц и 80 МГц).
Для достижения более высокой пропускной способности потребовались бы устройства, поддерживающие 4 x 4 MIMO и/или пропускную способность канала 160 МГц, но устройства, которые мы использовали, не поддерживали ни того, ни другого. Имейте в виду, что при подключении Gigabit Ethernet к нашим точкам доступа невозможно превысить пропускную способность Gigabit Ethernet.
При уменьшении количества точек доступа неизбежны существенные компромиссы по количеству целевых местоположений и целевому SNR. Очевидно, что точные компромиссы будут зависеть от размера и географии вашего дома или офиса, поэтому мы рекомендуем проводить измерения самостоятельно. Тем не менее, мы считаем, что наши общие результаты репрезентативны для многих домохозяйств Великобритании.
В заключение, мы считаем, что существует два основных подхода к настройке уровня сигнала или SNR:
- Целевой подход максимального качества (который мы рекомендуем), когда вы стремитесь максимизировать скорость Wi-Fi в местах, которые вы используете.
Определите набор целевых местоположений и строгих целей (например, минимальный уровень сигнала -50 дБм или минимальное отношение сигнал-шум 41 дБ) и оптимизируйте размещение нескольких точек доступа Wi-Fi для достижения этих целей с минимально возможным количеством точек доступа.
- Целевой подход максимального качества (который мы рекомендуем), когда вы стремитесь максимизировать скорость Wi-Fi в местах, которые вы используете.
Определите набор целевых местоположений и строгих целей (например, минимальный уровень сигнала -50 дБм или минимальное отношение сигнал-шум 41 дБ) и оптимизируйте размещение нескольких точек доступа Wi-Fi для достижения этих целей с минимально возможным количеством точек доступа.- подход к снижению производительности на основе количества и расположения точек доступа Wi-Fi, которые вы готовы развернуть. В целом, сокращение количества точек доступа и их местоположения (в конечном итоге до одного маршрутизатора Wi-Fi, расположенного рядом с главным разъемом BT) может потребовать значительного компромисса с целевыми показателями уровня сигнала/SNR и степенью охвата предпочтительных местоположений. .
Только вы можете судить об этом. Целенаправленный подход к максимальному качеству гарантирует, что ваша сеть Wi-Fi останется перспективной с развитием услуг сверхбыстрого широкополосного доступа. Если вы проектируете свою сеть Wi-Fi для поддержки сверхбыстрого широкополосного соединения со скоростью более 200 Мбит/с, мы настоятельно рекомендуем минимальные целевые значения -50 дБм (для уровня сигнала) и/или 41 дБ для SNR.
Подход с компромиссом производительности может привести к существенным различиям в скорости и производительности Wi-Fi. Очевидно, что те, у кого есть стандартное широкополосное соединение или широкополосное соединение с медленным оптоволоконным соединением, могут значительно ослабить требования. Однако наши измерения показывают, что по мере уменьшения количества точек доступа увеличивается количество областей с низкой производительностью. Любая отдельная точка доступа неизбежно приведет к «не-пятнам», то есть местам, где уровень сигнала или SNR недостаточны для поддержания какой-либо услуги, что приводит к пропаданию сигнала или огромным пикам задержки (из-за повторных передач).
Несмотря на то, что вы можете значительно повысить производительность Wi-Fi, мы настоятельно рекомендуем вам использовать кабели Ethernet для подключения стационарных устройств (таких как смарт-телевизоры и настольные ПК), а не Wi-Fi, если это возможно. Помимо обеспечения превосходной пропускной способности, задержка также значительно ниже.
Этот подход также освободит пропускную способность Wi-Fi для ваших мобильных устройств. С нашей оптимизированной сетью Wi-Fi мы смогли достичь средней пропускной способности 650–720 Мбит/с со средней задержкой (ping) около 4 мс. Для сравнения, для клиентских устройств, подключенных через Gigabit Ethernet, а не через W-Fi, мы смогли достичь средней пропускной способности 941 Мбит/с со средней задержкой менее 1 мс. Ethernet обеспечивает еще более высокие скорости благодаря 10 Gigabit Ethernet (10 GbE). Недавно мы обновили нашу сеть до 10 GbE, и iPerf3 показывает среднюю пропускную способность 9,90 Гбит/с (с использованием больших кадров). Кабели не собираются уступать место беспроводным технологиям в ближайшее время!
Другие страницы, которые могут вас заинтересовать:
Лучшие точки доступа Wi-Fi на 2020 год | Руководство по увеличению скорости широкополосного доступа | Блог | Обзор точки доступа UniFi Wi-Fi 6 Long Range от Ubiquiti | Какую реальную скорость я получу с Wi-Fi 5 и Wi-Fi 6?
Каково хорошее отношение сигнал/шум для микрофона? – Мой новый микрофон
Шум – неотъемлемая проблема в мире аудио.
Поддержание высокого отношения сигнал/шум имеет решающее значение для получения чистого аудиосигнала от ваших записей, усиления звука и воспроизведения. Хорошее соотношение сигнал/шум начинается с микрофона.
Каково хорошее соотношение сигнал/шум для микрофона? В идеале мы хотим, чтобы в микрофонном сигнале не было шума и, следовательно, отношение сигнал/шум (SNR) было равно бесконечности. Низкий уровень собственного шума важен при захвате тихих источников звука (15 дБА или меньше), поэтому «хорошее» отношение сигнал/шум будет равно 79.дБ и более.
В этой статье мы обсудим, что на самом деле означает характеристика отношения сигнал-шум, что представляет собой «шум» и как улучшить SNR в ваших микрофонных сигналах.
Отношение сигнал/шум (SNR) технически представляет собой отношение мощности уровня сигнала к мощности шума, который искажает этот сигнал.
Таким образом, чем выше коэффициент, тем меньше шума будет в общем сигнале микрофона.
Но отношение сигнал-шум нужно как-то измерять, так что же на самом деле означает ОСШ как характеристика?
Во-первых, отношение сигнал/шум, как спецификация, относится только к активным микрофонам. Активным микрофонам присущ «собственный шум», который вездесущ в их сигналах независимо от внешних шумовых факторов.
SNR рассчитывается относительно эталонного акустического уровня 1 Паскаль (94 дБ SPL). Это стандартизировано как тон 94 дБ SPL 1 кГц на капсюле микрофона.
Статья по теме: Что такое децибелы? Полное руководство по дБ для аудио и звука.
Из этого стандартизированного значения вычитается рейтинг собственного шума микрофона. Вообще говоря, собственный шум дается в децибелах по шкале А (примерно как мы слышим шум), а не в децибелах SPL (поскольку собственный шум действительно влияет только на микрофонный сигнал). Однако, поскольку мы используем тон 1 кГц (к которому чувствительны наши уши), мы можем производить вычитание с этими различными единицами измерения.
Например, если собственный шум микрофона составляет 14 дБА, указанное отношение сигнал-шум для этого микрофона будет равно 80 дБ (94 дБ УЗД минус 14 дБА).
Кстати, соотношение сигнал-шум 80 дБ считается хорошим!
Собственный шум 14 дБА (SNR 80 дБ) будет незаметен в естественной обстановке большинства студийных помещений и не будет заметен в контексте полного микса.
Чтобы узнать больше о собственном шуме микрофона, ознакомьтесь с моей статьей Что такое собственный шум микрофона? (Эквивалентный уровень шума) .
Что такое хорошее соотношение сигнал/шум для микрофона?
Я бы назвал SNR 74 дБ и выше «хорошим».
При записи более громких источников звука (барабаны, трубы и т. д.) мы можем обойтись меньшим значением SNR, поскольку сигнал будет более горячим.
При записи более тихих источников звука (окружение, разговор и т. д.) нам, вероятно, потребуется отношение сигнал-шум даже больше 74 дБ.
В идеале нам не нужен шум в сигнале, если он не используется для специальных эффектов. В этом случае ОСШ будет оцениваться как 9.4 дБ, но это нецелесообразно даже в пассивных микрофонах.
Если активный микрофон имеет характеристику SNR 84 или выше, мы можем рассчитывать на то, что этот микрофон будет довольно тихим, даже при записи более тихих источников звука.
Но истинное отношение сигнал/шум – это не теоретические 94 дБ минус собственный шум. True SNR — это фактическое отношение уровня сигнала к уровню шума, и это влияет на все микрофоны.
Как упоминалось выше, отношение сигнал-шум 74 дБ и выше считается хорошим.
Микрофоны работают в реальном мире, а в реальном мире присутствует фоновый или окружающий шум. То, что мы считаем шумом, является субъективным, но его можно обобщить следующим образом:
- Сигнал: часть электрического сигнала, представляющая предполагаемый источник звука.
- Шум: часть электрического сигнала, представляющая любой другой звук.
Если мы сможем добиться того, чтобы сигнал был на 74 дБ (или более) громче шума, мы в отличной форме!
Итак, теперь, когда мы обсудили, что такое SNR и что такое хорошее SNR для микрофона, давайте более подробно обсудим шум и сигнал.
Шум микрофона
Шум микрофона, как мы уже обсуждали, называется собственным шумом.
Собственный шум относится только к активным микрофонам. Активные компоненты в этих микрофонах производят шум.
Это может быть шум, вносимый непосредственно в микрофонный сигнал, когда он проходит через активный компонент (транзисторы, электронные лампы и печатные платы). Это также может быть звук, издаваемый этими компонентами, который затем, в свою очередь, улавливается капсюлем микрофона.
Обратите внимание, что собственный шум также может быть связан со случайными ударами молекул воздуха о диафрагму и броуновским движением.
Несмотря на это, собственный шум вносит основной вклад в шум микрофона в соотношении сигнал-шум.
Для получения дополнительной информации о микрофонах и транзисторах ознакомьтесь с моей статьей Все ли микрофоны имеют трансформаторы и транзисторы? (+ Примеры микрофонов) .
Подробнее о микрофонных капсюлях читайте в моей статье Что такое микрофонный капсюль? (плюс топ-3 самых популярных капсул) .
Шум окружающей среды
Еще больший вклад в шум микрофонного сигнала вносит окружающий шум.
Окружающий шум бывает разных форм:
- Посторонний шум: посторонний шум – это любой источник звука, отличный от предполагаемого. В изоляционных кабинах это практически исключено. В записи вне помещения это мог быть звук других инструментов. В не звукоизолированных средах это, вероятно, больше шума, чем допустимо (вентиляторы, трафик, разговоры, гул переменного тока и т. д.).
- Отражения в помещении: отражений в помещении создаются предполагаемым источником звука, но часто вызывают шумы и проблемы с фазировкой микрофонного сигнала. Вы часто слышите это в маленьких комнатах без звукоизоляции.
- Электромагнитные помехи: электромагнитные помехи, включая радиочастотные помехи, вызванные электросетями (широкополосные помехи) и другими источниками электромагнитного излучения, такими как теле- и радиостанции, мобильные телефоны и т. д. (узкополосные помехи).
- Механический шум: Механический шум возникает из-за физических вибраций, которые достигают микрофона. Это может быть шум обработки (в случае ручных микрофонов) или просто вибрации от сцены или пола, которые вибрируют микрофон через микрофонную стойку.
Вы часто слышите это в маленьких комнатах без звукоизоляции.Сила источника звука
Основным фактором отношения сигнал/шум микрофона, конечно же, является сила или «громкость» предполагаемого источника звука (и насколько близко к нему расположен микрофон). источник звука
Нам может сойти с рук более шумный микрофон при записи источников громкого звука (бочки, трубы и т. д.). Это связано с тем, что громкий источник звука будет производить очень сильный сигнал в микрофоне.
Поскольку для достижения того же уровня сигнала микрофону требуется меньшее усиление, уровень шума также будет меньше увеличиваться за счет усиления. Следовательно, возможно лучшее отношение сигнал/шум.
При записи тихих источников звука (например, разговора) практически необходим тихий микрофон с минимальным шумом окружающей среды.
Сигнал разговорного микрофона (часто в диапазоне 60-70 дБ SPL) требует большого усиления (чтобы он стал линейным для использования в звуковом оборудовании). Это усиление также увеличивает собственный шум микрофона и окружающий шум. Таким образом, хороший SNR является обязательным, если мы хотим получить чистый захват конвоирования!
Также обратите внимание, что размещение микрофона ближе к предполагаемому источнику звука улучшит соотношение сигнал/шум микрофона. Этот факт подводит нас к следующему разделу.
Хотя мы не можем легко изменить собственный рейтинг SNR наших микрофонов, мы можем снизить уровень шума в наших аудиосигналах.
Чтобы улучшить SNR сигнала микрофона, мы должны посмотреть, как в сигнал вносится шум. Once again, they are:
- Inherent microphone self-noise
- Extraneous noise
- Room reflections
- Electromagnetic interference
- Mechanical noise
Here is a list of советы и рекомендации по улучшению соотношения сигнал/шум аудиосигналов микрофона:
- Выберите конденсатор или активный микрофон с низким содержанием самостоятельного шума
- в тихих звукоизоляционных средах
- Поместите Mics близко к источнику звука
- Нель
- Используйте ВЧ фильтр
- Выберите динамический микрофон с катушкой хамбакер0006
- Используйте чистые предусилители
Дополнительные советы и рекомендации по уменьшению шума в сигнале микрофона см.
в моей статье 15 способов эффективного снижения шума микрофона .
Что такое собственный шум микрофона? Как следует из названия, собственный шум микрофона — это шум, создаваемый (а затем улавливаемый) самим микрофоном. Активные микрофоны имеют компоненты, которые создают шум внутри микрофона, а собственный шум — это характеристика микрофона, которая говорит нам, насколько громким будет этот шум в сигнале микрофона.
Для получения дополнительной информации о собственном шуме, соотношении сигнал-шум и всех других характеристиках микрофона, пожалуйста, ознакомьтесь с моей подробной статьей Полный список характеристик микрофона (как читать спецификацию) .
Что измеряет микрофон? Микрофоны эффективно измеряют изменение звукового давления вокруг своих диафрагм. При изменении звукового давления диафрагма микрофона перемещается и генерируется электрический звуковой сигнал.
