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听力小百科第16讲——噪声、随机噪声与信噪比

听力小百科第16讲——噪声、随机噪声与信噪比 助听行业
2022-04-21
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#听力小百科#我们将听力领域中热点、重点、难点的名词解释,用文字、图片等多种方式给大家呈现出来,每周攻克2个听力小知识,一点一滴,让您在日常碎片化时间里也能有收获!



学前两问

01

“噪音”与“噪声”有区别吗?


02

听力学中有哪些方法来提高信噪比?


01


噪音与噪声概念

“噪音”与“噪声”原本是同义词,人们在日常生活用语中仍然习惯使用“噪音”而不是“噪声”。然而随着我国社会生活的飞速发展,人们对环境保护越来越关注,对科技术语规范越来越重视,使“噪音”与“噪声”分别承担不同的定义,二者也有了明确、严格的分工。

◆◆噪音◆◆

噪音是物理学的声学术语,与“乐音”相对。指由物体不规则的振动而产生的声音,即音高和音强变化混乱、听起来不谐和的声音。如碰门声、刮风声、划玻璃声等都是噪音;语音中辅音的构成,以噪音成分为基础。与其相对的“乐音”,指由物体有规则的振动而产生的声音,即有一定频率、听起来比较谐和悦耳的声音。如钢琴、胡琴、笛子等发出的声音与语音中的元音都是乐音。

◆◆噪声◆◆

 一是指环境科学术语,也是现在人们日常生活中高频度使用的普通名词。指使人厌烦的声音,即干扰人们休息、学习和工作的声音。如工业生产、交通、施工等产生的声音。乐音也可以成为噪声,如夜半的歌唱声、钢琴声等扰人不得入睡,这歌唱声、钢琴声之类的乐音就成了噪声。二是指通信技术术语。指一切有干扰性的信号。在通信领域,干扰信号传输的能量场,称为噪声。这种能量场的产生源可以来自内部系统,也可以产生于外部环境。如由于外部原因(如工业干扰等)或内部原因(如元件、器件内部的热骚动等)引起的妨碍电信接收的电干扰。

02


随机噪声

Random Noise

随机噪声是一种由时间上随机产生的大量起伏骚扰积累而造成的,其值在给定瞬间内不能预测的噪声,是一种前后独立的平衡随机过程,在任何时刻它的幅度、波形及相位都是随机的 。随机噪声经常出现在图像处理、信号处理、无线通信、生物医学工程(肌肉、神经和脑电信号记录中)等领域。

03


信噪比

signal-to-noise ratio ,SNR,S/N

是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例,即信号功率与背景噪声的功率之比,通常用dB表示。信噪比大于0分贝,表示信号大于噪声。

其中P是平均功率。信号和噪声的功率必须在相同或等效点处测量,并且在相同的带宽内。

由于许多信号具有非常宽的动态范围,因此通常使用对数分贝标度来表示信号。根据分贝的定义,信号和噪声可以用分贝(dB)表示为:

类似地,信噪比可以用分贝表示为

根据信噪比的定义,

根据对数的除法法则得,

一般来说,信噪比越大,说明混在信号里的噪声越小,对音响设备而言声音回放的音质量越高,因此,信噪比应该越高越好。通常利用提高信号声和控制噪声来提高信噪比。同样,信噪比在临床听力学中有着广泛的意义和应用。

04


临床应用

听力学中的信噪比为信号强度与噪声强度之比,换算成dB表示,则为信号声级与噪声声级之差。


1


在耳声发射测试中,耳声发射信号相对微弱,而测试中有包括各种随机噪声(测量系统固有的、传感器本身发出的噪声、环境及测试者的呼吸声等)的干扰,为达到一定的信噪比,对信号处理要求较高。通常要通过多种途径和手段来控制噪声,以提高信噪比。此外,在各种电生理信号的记录中非常重要的工作就是如何提高信噪比。


2


声音放大输出信噪比也是助听器一个重要指标。信噪比值越大,说明语音信息输出的质量也越好,声音越清晰。对于听力损失者而言要有效地发挥残余听力的作用,信噪比需要达到+14dB至+30dB,这个数值比正常人高15dB。因此,如何有效提高信噪比一直是提高助听器验配效果的努力方向。


3


言语测听中也要用到信噪比这个概念,较高的信噪比更有利于言语的理解。在一定强度范围内,声信号强度越大,识别率越高;录制信号的信噪比越低,识别率得分也越低,会增加了听力范围之内的言语理解困难。因此,通常采用不同的信噪比来测试患者的言语识别能力。


参考文献


[1]1986工业企业噪声控制设计规范 GBJ 87-85


[2]郑晓宁译.声学手册(第5版).人民邮电出版社.


感谢上海第九人民医院听力中心授权转载

原文作者: 俞佳雯 陈颖 黄治物


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