Cenários acústicos com SNR negativo

Para todos os engenheiros em atividade lá fora:

• Onde você encontrou um SNR negativo?
• Quão negativo, em dB, foi ou foi estimado?
• Onde você esperaria encontrar um SNR negativo?

Nota: Também estou contando sinais de interferência como ruído, para que o SNR também possa incluir SIR.

Na minha própria experiência, vi SNRs negativos nas comunicações de automóveis. Há ruídos na estrada, além de interferência com vários interlocutores e música. Eu também vi isso na saída de telefones celulares. Às vezes, o ruído do vento pode representar um problema significativo, assim como uma infinidade de interferências no modo viva-voz.

Eu ouvi rumores de que a medição da resposta ao impulso da sala acústica secreta está sendo feita durante os shows. Você precisaria das pessoas na sala se quiser usar a resposta de impulso para reverberação artificial e não quiser que a sala pareça ecoar demais, como se não houvesse ninguém nela. Como recebido no microfone, o sinal seria um sinal de teste bastante silencioso, e a música, os sons das pessoas e o ruído do equipamento seriam o ruído . Como a resposta ao impulso dura apenas alguns segundos na prática, um sinal de teste repetitivo pode ser usado. A gravação seria acumulada em um buffer circular. Como o ruído tem, em média, correlação zero com o que já foi registrado no buffer, sua amplitude quadrática média raiz aumentará em média conforme$\sqrt{N}$ para gravação ciclos, enquanto raiz amplitude quadrado médio do sinal vai crescer como . No final da sessão, a deconvolução é usada para passar da resposta do sinal de teste à resposta de impulso. Para um sinal de teste espectralmente plano, como uma sequência de comprimento máximo (MLS), basta convolver com o inverso do sinal de teste. Para um buffer de pontos de amostra, o ganho de deconvolução é para o sinal e para o ruído. Combinando os ganhos de repetição e desconvolução e assumindo uma frequência de amostragem de 44,1 kHz, obtemos uma diferença de ganho dependente do tempo de gravação de$N$$N$$M$$M$$\sqrt{M}$$t$$20\log_{10}\left(\frac{44.1\text{ kHz }\times\ t}{\sqrt{44.1\text{ kHz }\times\ t}}\right)$ dB entre os dois:

Figura 1. Ganho da relação sinal-ruído (SNR) para medição da resposta ao impulso da sala em função do tempo de gravação.

Adivinhando alguns números para um cenário "fácil", se começarmos com o sinal em um nível de pressão sonora (SPL) de 30 dB e o ruído em 60 dB SPL, que é um SNR inicial de -30 dB, em 1 hora de gravação, obtenha um SNR de 52 dB, crescendo muito lentamente depois disso, em 10 dB para cada aumento de 10 vezes o tempo de gravação. 52 dB já é útil para reverberação artificial.

Quando eu estava trabalhando nos dados do SONAR, o interessante regime SNR era de -30dB a -20dB.

Para este artigo específico, estávamos tentando primeiro encontrar a forma do conjunto de hidrofones rebocados e depois usar essa forma estimada para melhorar a estimativa de rolamentos.

Figura 3 do papel incluído abaixo para ilustração.

Viva-voz e coisas como Amazon Echo. A música do Echo no microfone é provavelmente 20 dB ou mais alta que a voz que está tentando captar.