Перейти к содержанию

Эквивалентный входной шум (EIN)

Даже в полной тишине микрофон что-то выдаёт — собственный шум. Чтобы сравнивать микрофоны с разными выходами, этот шум пересчитывают ко входу и выражают как звук, который дал бы такой же сигнал: это и есть эквивалентный входной шум.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Эквивалентный входной шум (equivalent input noise, EIN) — собственный шум микрофона, пересчитанный ко входу: уровень звука в дБ SPL, который дал бы на выходе такой же сигнал, как шум микрофона в тишине. Пересчёт ко входу делает шум сравнимым у аналоговых, PDM- и I²S-микрофонов: их выходы в разных единицах, а вход — всегда звуковое давление.

Связь с SNR

SNR микрофона — разность между опорными 94 дБ SPL и его шумом, поэтому

EIN=94 дБ−SNR.\text{EIN} = 94\ \text{дБ} - \text{SNR}.
МикрофонSNREIN
ICS-43434, высокая производительность65 дБА29 дБА SPL
ICS-43434, малое потребление64 дБА30 дБА SPL
ADMP441 (пример InvenSense)61 дБ33 дБ SPL

Шум обычно задают со взвешиванием A в полосе 20 кГц: частотная коррекция приближает измерение к восприятию слуха. Поэтому сравнивают только одинаково измеренные числа.

Шум и динамический диапазон

Снизу диапазон микрофона ограничен EIN, сверху — точкой акустической перегрузки. Их разность — динамический диапазон: у ICS-43434 120 − 29 = 91 дБ. В цифровом выходе тот же шум виден как шумовая полка: у ICS-43434 это −90 дБFS. InvenSense подсчитал, что диапазон ADMP441 в 87 дБ помещается в 15-битное слово, так что 24-битный выход I²S-микрофона передаёт шум с запасом.

Что это значит на практике

Чем тише источник или дальше он от микрофона, тем важнее малый EIN: звук на 6 дБ слабее при каждом удвоении расстояния и быстро тонет в шуме. Близкий громкий источник, наоборот, упирается в перегрузку. Подробнее — в статье «Микрофоны для микроконтроллера».

Частые вопросы

Как связаны EIN и SNR микрофона?

SNR микрофона — разность между опорными 94 дБ SPL и его собственным шумом, поэтому EIN = 94 дБ − SNR. У ICS-43434 SNR 65 дБА, значит EIN 29 дБА SPL; у ADMP441 SNR 61 дБ и EIN 33 дБ SPL. Это одно и то же свойство, записанное с двух сторон.

Почему шум микрофона указывают в дБА?

Шум меряют со взвешиванием A — частотной коррекцией, которая ослабляет низкие и самые высокие частоты, к которым слух менее чувствителен. У ICS-43434 SNR и EIN заданы в полосе 20 кГц со взвешиванием A. Сравнивать можно только числа, измеренные одинаково: дБА с дБА.

Можно ли снизить шум микрофона программой?

Собственный шум одного микрофона программа не убирает: он лежит в той же полосе, что и полезный звук. Цифровое усиление поднимает сигнал и шум вместе. Помогают микрофон с меньшим EIN, а для далёкого источника — массив из нескольких микрофонов и обработка, но это уже не свойство отдельного микрофона.

Источники

  1. TDK InvenSense. ICS-43434 Multi-Mode Microphone with I2S Digital Output: Datasheet (DS-000069, Revision 1.2) — табл. 2 (режим высокой производительности): SNR 65 дБА и EIN 29 дБА SPL в полосе 20 кГц со взвешиванием A, динамический диапазон 91 дБ — выведен из EIN и точки перегрузки 120 дБ SPL, шумовая полка −90 дБFS (20 Гц – 20 кГц, взвешивание A, ср. кв.); табл. 3 (режим малого потребления): SNR 64 дБА, EIN 30 дБА SPL
  2. InvenSense. Lewis J. Understanding Microphone Sensitivity (WP, Revision 1.0, 12/18/2013) — рис. 2 — шумовая полка микрофона с SNR 65 дБ под уровнем чувствительности −26 дБFS; ADMP441: максимальный SPL 120 дБ, эквивалентный входной шум 33 дБ SPL (SNR 61 дБ), динамический диапазон 120 − 33 = 87 дБ, его передаёт 15-битное слово; шум ADMP504 и ADMP521 — до 29 дБ SPL; SNR, в отличие от чувствительности, говорит о качестве микрофона

Нашли ошибку?

Смотрите также