2011年12月30日

雑音 その1

こんにちは、たてべです。絶賛風邪っぴきです。
実家に帰省したのはいいのですが、元自分の部屋は家の建て替え時になくなり、親父殿の巣と化しています。屋根裏部屋(防音が結構いい。スピーカボックスを置いてマイキングするくらいなら平気なくらい。)やら、クローゼットが小部屋くらいあったりと、何度見てもイライラします。

おかんのMacもたてべのより速いのが、さらにイライラします。


さて、コメントでノイズ、雑音について色々気にされている方がいらっしゃったので、雑音についてだらだら書きます。思えば、たてべの人生の半分くらいは、雑音と付き合っていたように思います。年明け、仕事始めからも雑音とお付き合いすることになっています。

雑音にも色々あります。定常雑音に非定常雑音。一般的によくある雑音としては、熱雑音でしょう。熱というくらいですから、温度に関連しています。そもそも熱というものは、分子の振動によって発生するものです。絶対零度になると分子の振動が止まってしまうので、それ以上に温度が下がることがないわけです。温度に下限はあれども上限がないのはこのためです。

話が逸れてしまいました。雑音の話をするつもりだったのに。そんなに逸れてはいないでしょうか?CDだとかちゃんとしたブランドのペダルには、SNR(Signal to Noise Ratio:信号対雑音比)が仕様諸元に記載されている場合があります。Roger Mayer社の製品なんて、凄まじいSNRを誇っています。では、このSNRに一体何の意味があるのか考えてみましょう。SNRは信号電力の二乗を雑音電力の二乗で割ったものの常用対数(log10)を取って10倍したもので、一般的に表されます。単位はデシベルでdBと書きます。dが小文字なのは、デシという10を表す単位だからです。デシリットルとかデシマルのデシです。舌っ足らずのアニメキャラの語尾ではありません。じゃあ、Bはなんで大文字よ?と突っ込まれる方。心の底から死ね。AT & T ベル研究所で検索しろ。現代のあらゆる基礎技術と要素技術開発に貢献した偉人とその研究所の名と功績を知らんような奴に、生きている価値はないです。……失礼、取り乱しました。Bellさんという人名が由来の単位なので、大文字です。Hertzという周波数単位も、Heinrich Rudolf Hertzという物理学者の名前に由来しています。

では、このSNRが一体、何の役に立つのか考えましょう。皆さんの大好きなブースタを例にしましょう。簡単化のために外来ノイズを無視すると、あるブースタのSNRが20 dBだったとき、信号振幅が10に対して雑音振幅が1ということになります。それぞれを二乗して電力にして……楽器機器のSNRは振幅値計算でしたっけ?仕事ではSNRは電力値で求めるので、こっちにしましょう。話を戻して、このSNR条件下で、信号にゲインを掛けます。世の中は非常に冷たいもので、信号だけにゲインを掛けるということは出来ません。雑音もゲインを掛けられて、出力されてしまいます。つまり、信号振幅を2倍にして出力する場合、雑音の振幅も2倍されてしまいます。SNRは比ですから、この値が正に大きければ大きいほど、信号に対して雑音が少なく、ゲインをたくさん掛けても雑音は目立たないという恩恵を得られるわけです。……わかりにくいでしょうか?


主にアナログ部で役に立つ、SNRについて小難しく説明しました。立て続けに、ディジタル部で生じる量子化雑音について、モチベーションが保てたら書きます。あとは加算性雑音(ここでは外来雑音を指す)についても書こうと思っています。
posted by たてべ at 16:10| Comment(0) | TrackBack(0) | Doodling | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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