Особенности параметра сигнал/шум

• Особенности параметра сигнал/шум - Практическое применение
• Общая методика измерения сигнал/шум в RAA для ЦАП и усилителей
• Измерение сигнал/шум через REW

Практическое применение

Сигнал/шум для портативного цифрового аудио является важной характеристикой. По этой характеристике мы можем спрогнозировать слышимость шума в паузах.

Значение сигнал/шум выражается в децибелах, как разница между сигналом и шумом. Конечное значение зависит от выставленного уровня громкости, а измеряется для условий с максимальной громкостью.

Возьмем для примера мини-ЦАП с параметром сигнал/шум в 120 дБ и максимальным уровнем напряжения на выходе в 6 dBV (2 V_RMS). Уровень фонового шума здесь будет равен как 6 dBV - 120 дБ = -114 dBV.

dBV, это размерность напряжения, выраженного в децибелах, той же шкале, что и уровень звукового давления для простых и быстрых расчетов громкости. 0 dBV равен 1 V_RMS, а изменение вдвое равно шагу в 6 дБ. Подробнее о децибелах, прочтите, если они непонятны.

При подключении к плееру наушников с чувствительностью 135 дБ/В SPL при полной громкости мы получим звуковое давление как 135 дБ/В SPL + 6 dBV = 141 дБ SPL. Это громкое значение, и не факт, что наушники не испортятся. Соответственно пользователь уровень громкости понизит до своего комфортного уровня. Например, до 80 дБ SPL.

Соотношение сигнал/шум в этом случае у нас снизится на разницу в громкости 141 дБ SPL - 80 дБ SPL = 61 дБ. Напряжение на выходе усилителя станет равным как 6 dBV - 61 дБ = -55 dBV. Фоновый уровень шума у нас останется на прежнем уровне -114 dBV.

Соотношение сигнал/шум при громкости в 80 дБ SPL станет равным как -55 dBV + 114 dBV = 59 дБ.

Много это или мало? Можно оценить уровень громкости шума непосредственно с наушников, сложив уровень фонового шума с чувствительностью наушников: -114 dBV +135 дБ/В SPL = 21 дБ SPL.

Если используются наушники открытого типа в дневного время, то при окружающем шуме от 40 до 60 дБ SPL шум в 21 дБ SPL со стороны мини-ЦАП не будет слышен.

И в целом, если у мини-ЦАП будет изначально соотношение сигнал шум не 120 дБ, а 100 дБ, то этого будет достаточно при фоновом шуме в 41 дБ SPL.

Если мы будем использовать наушники закрытого типа и в ночное время, то ситуация будет иной. Порог шума, улавливаемый человеком, начинается от 0 дБ SPL, и при отсутствии внешнего шума у же фоновый шум на уровне 21 дБ SPL может быть заметен. Дополнительный запас по более лучшему соотношению сигнал/шум всегда не будет лишним. Если фоновый шум со стороны усилителя достаточно высок, то для негромкого прослушивания надо выбрать наушники с более низкой чувствительностью.

Для расчетов сигнал/шум было сделано два On-line калькулятора.

• Калькулятор сигнал/шум для усилителя и наушников (по сигнал/шум)
• Калькулятор сигнал/шум для усилителя и наушников (по фоновому шуму)

Первый из них вставлен в материал ниже. Различие между калькуляторами в том, что в первом предполагается, что известен парамер сигнал/шум, а во втором наоборот уровень фонового шума. Дополнительно калькуляторы учитывают и снижение напряждения от взаимодействия импедансов наушников и усилителя. Подробнее о взаимосвязях параметров усилителя .

Maximum voltage level at the output of the amplifier		dBV dBu VRMS mVRMS VPP
Amplifier output impedance		ohm
Signal-to-noise amplifier		dB
Reference Volme Level		dB SPL
Sensitivity of headphones		dB/V SPL dB/mW SPL
Headphone impedance		ohm

Signal-to-noise at reference volume	0	dB
Sound pressure from the background noise of the amplifier	0	dB SPL
Amplifier output voltage	0	dBV
Noise floor of the amplifier	0	dBV
Lowering the volume from the maximum to the reference level	0	dB
Voltage reduction due to the interaction of the impedances of the amplifier and headphones	0	dB

Полный сигнал шум

Когда мы рассматриваем соотношение сигнал шум, то предполагаем, что уровень громкости устанавливается на максимальное значение. Для устройств, где уровень громкости регулируется программно или через микросхему ЦАП, от установленного уровня громкости нижний порог фонового шума не зависит. Совсем другое дело, когда регулировка громкости осуществляется после ЦАП аналоговым способом. В этом случае при снижении уровня громкости фоновый шум может уменьшаться.

По этой причине, на усилители часто приводят не параметр сигнал/шум, а напрямую уровень напряжения фонового шума.

Сигнал/шум в свою очередь может обозначать соотношение сигнал к шуму для максимального положения регулятора громкости, предполагая, что на максимальном положении регулятора громкости фоновый шум может быть значительно выше.

Например, сигнал шум = 100 дБ, максимальный уровень 6 dBV, а фоновый уровень -110 dBV.

Это значит, что при максимальном уровне громкости фоновый шум будет равен как 6 dBV -100 дБ = -96 dBV, что выше заявленного -110 dBV на 14 дБ. При понижении уровня громкости на 14 дБ соотношение сигнал/шум сохраниться как 100 дБ, а фоновый уровень уменьшится до паспортного -110 dBV и при дальнейшем понижении громкости фоновый уровень шума не будет меняться, а соотношение сигнал/шум будет уменьшаться.

Для потребителя по сути важно ориентироваться на нижний порог шума, который он получает при прослушивании музыки на малой громкости.

Таким образом тестирование необходимо проводить как для ситуации с положением регулятора громкости как на максимум, там и на минимум.

На страницах AudioScienceReview сигнал шум для усилителей измеряется к 50 мВ, т.е. к уровню -26 dBV. Это позволяет ранжировать усилители по степени их малошумности при уставновке малого уровня громкости.

Если для устройства сигнал/шум равен например 91 дБ, то фоновый уровень шума будет равен как -26 dBV - 91 дБ = -117 dBV.

Для простоты расчетов был сделан соответствующий калькулятор. Теперь, понимая взаимосвязь параметров, вы можете определить шумность на основе данных от протестированных усилителей на AudioScienceReview.

• Калькулятор определения фонового шума усилителя