Отношение сигнал/шум

Отношение сигнал/шум (ОСШ; англ. signal-to-noise ratio, сокр. SNR) — безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума:

$\mathrm {SNR} ={P_{\mathrm {signal} } \over P_{\mathrm {noise} }}={A_{\mathrm {signal} }^{2} \over A_{\mathrm {noise} }^{2}},$

где $P$ — средняя мощность, $A$ — среднеквадратичное значение амплитуды. Оба сигнала измеряются в полосе пропускания системы.

Обычно отношение сигнал/шум выражается в децибелах (дБ):

$\mathrm {SNR(dB)} =10\log _{10}\left({P_{\mathrm {signal} } \over P_{\mathrm {noise} }}\right)=20\log _{10}\left({A_{\mathrm {signal} } \over A_{\mathrm {noise} }}\right).$

Чем больше это отношение, тем меньше шум влияет на характеристики системы.

Основные причины плохих шумовых характеристик

Основные причины высокого уровня шума в сигнальных системах:

• рассогласованные линии передачи сигнала,
• тепловой шум и дробовой шум в компонентах системы,
• недостаточная разрядность АЦП,
• резонансные явления,
• паразитные связи (паразитная ёмкость),
• самовозбуждение системы,
• нелинейность передаточных характеристик^{[уточнить]}.

Методы улучшения характеристик

Чаще всего улучшения шумовых характеристик системы можно добиться правильным согласованием входов и выходов её составных частей. Тогда паразитная ЭДС помехи, включённая последовательно с высоким внутренним сопротивлением источника шума, будет подавлена.

Снижение собственных шумов усилительного тракта (малошумящие усилители) достигается соответствующими схемотехническими решениями, в частности применением активных и пассивных компонентов с низким уровнем шума.

Если спектр полезного сигнала отличается от спектра шума, улучшить отношение сигнал/шум можно ограничением полосы пропускания системы.

Шум квантования устраняется повышением разрядности АЦП.

Для улучшения шумовых характеристик сложных комплексов применяются методы электромагнитной совместимости.

Измерение

В аудиотехнике отношение сигнал/шум определяют путём измерения напряжения шума и сигнала на выходе усилителя или другого звуковоспроизводящего устройства среднеквадратичным милливольтметром либо анализатором спектра. Современные усилители и другая высококачественная аудиоаппаратура имеет показатель сигнал/шум около 100—120 дБ.

В системах с более высокими требованиями используются косвенные методы измерения отношения сигнал/шум, реализуемые на специализированной аппаратуре.

В звукотехнике

Отношение сигнал/шум — параметр АЦП, ЦАП, микшера, микрофонного, предварительного или оконечного усилителя, например усилителя активных колонок. Он показывает, насколько сильно шумит звуковое устройство (обычно от 60 до 135,5 дБ) при отсутствии сигнала. Чем выше значение сигнал/шум, тем более чистый звук и больший динамический диапазон обеспечивается системой. Для музыкальных целей желательно, чтобы этот параметр был не менее 75 дБ, а для систем с высококачественным звучанием не менее 90 дБ.

Телефонный речевой канал имеет С/Ш около 30 дБ.

В видео

Отношение сигнал/шум — отношение уровня электрического сигнала к уровню шума этого сигнала, численно определяет содержание паразитных шумов в сигнале. Чем больше значение отношения сигнал/шум для видеосигнала, тем меньше помех и искажений имеет изображение на экране монитора. Значения отношения от 45 до 60 дБ соответствуют приемлемому качеству видеосигнала, значение менее 40 дБ означает высокий уровень шумов в видеосигнале и, как следствие, низкое качество видеоизображения.

См. также

• Шумопонижение
• Шум квантования
• PSNR
• SFDR
• Коэффициент шума (шум-фактор, фактор шума)
• Зашумленные данные
• Феномен информационного шума