Escenarios acústicos con SNR negativo

Para todos los ingenieros en ejercicio:

• ¿Dónde has encontrado un SNR negativo?
• ¿Qué tan negativo, en dB, fue o se estimó?
• ¿Dónde esperarías encontrar un SNR negativo?

Nota: También cuento las señales de interferencia como ruido, por lo que SNR también puede incluir SIR.

En mi propia experiencia, he visto SNR negativos en las comunicaciones de automóviles. Hay ruido de la carretera, así como interferencias de música y multiconversadores. También lo he visto en la salida de teléfonos celulares. El ruido del viento a veces puede plantear un problema importante allí, así como la gran cantidad de interferencias en el modo de altavoz.

He escuchado rumores de que la medición de la respuesta al impulso de la sala acústica secreta se realiza durante los conciertos. Necesitaría a las personas en la sala si desea utilizar la respuesta de impulso para la reverberación artificial y no desea que la sala suene demasiado eco como si no hubiera nadie en ella. Tal como se recibe en el micrófono, la señal sería una señal de prueba bastante silenciosa, y la música, los sonidos de las personas y el ruido del equipo serían el ruido . Debido a que la respuesta al impulso en la práctica dura solo unos segundos, se puede usar una señal de prueba repetitiva. La grabación se acumularía en un búfer circular. Debido a que el ruido tiene una correlación promedio de cero con lo que ya se ha registrado en el búfer, su amplitud cuadrática media aumentará en promedio a medida que$\sqrt{N}$ para $N$ ciclos de grabación, mientras que la amplitud cuadrática media raíz de la señal crecerá a medida que $N$. Al final de la sesión, la deconvolución se usa para obtener de la respuesta de la señal de prueba a la respuesta al impulso. Para una señal de prueba espectralmente plana, como una secuencia de longitud máxima (MLS), es suficiente convolverse con el reverso de la señal de prueba. Para un búfer de$M$ puntos de muestra la ganancia de deconvolución es $M$ para la señal y $\sqrt{M}$por el ruido Combinando las ganancias de la repetición y la deconvolución y asumiendo una frecuencia de muestreo de 44.1 kHz, obtenemos un tiempo de grabación$t$ diferencia de ganancia dependiente de $20\log_{10}\left(\frac{44.1\text{ kHz }\times\ t}{\sqrt{44.1\text{ kHz }\times\ t}}\right)$ dB entre los dos:

Figura 1. Ganancia de la relación señal / ruido (SNR) para la medición de la respuesta al impulso de la habitación en función del tiempo de grabación.

Adivinando algunos números para un escenario "fácil", si comenzamos con la señal a un nivel de presión sonora (SPL) de 30 dB y el ruido a 60 dB SPL, que es una SNR inicial de -30 dB, en 1 hora de grabación, obtenga una SNR de 52 dB, que crece muy lentamente después de eso, en 10 dB por cada 10 veces de aumento del tiempo de grabación. 52 dB ya es útil para la reverberación artificial.

Cuando estaba trabajando en datos SONAR, el interesante régimen SNR era de -30dB a -20dB.

Para este artículo específico, estábamos tratando de encontrar primero la forma del conjunto de hidrófonos remolcados, y luego usar esa forma estimada para mejorar la estimación del rodamiento.

Figura 3 del documento incluido a continuación para ilustración.

Altavoces y cosas como Amazon Echo. La música del Echo en el micrófono es probablemente 20 dB más o menos alta que la voz que intenta captar.