オーディオ SNR とダイナミックレンジ
オーディオ信号対雑音比、ダイナミックレンジ、および等価ノイズビット数を信号レベルとノイズフロアから計算します。
公式
仕組み
この計算機は、信号レベルとノイズフロアの測定値からオーディオシステムの信号対雑音比（SNR）を計算します。オーディオエンジニア、スタジオテクニシャン、機器設計者はこれを使用してレコーディングチェーンの品質を評価し、ノイズを制限するコンポーネントを特定します。SNR (dB) = Signal_Level_DBV-Noise_Floor_dbv。値が大きいほどオーディオがきれいであることを示します。AES17-2020（オーディオ機器のAES標準測定法）によると、プロ用オーディオ機器は、IEC 60268-1の信号レベルを基準にして測定した場合、配信では90dB以上、製造では100dB以上のSNRを達成する必要があります。線形電圧比は SNR_V = 10^ (SNR_dB/20) です。100 dB の SNR は 100, 000:1 の電圧比に相当します。有効ビット数 (ENOB) は、理想的な ADC 量子化ノイズから導き出される ENOB = (SNR-1.76) /6.02 による SNR に関係します。500 種類以上のオーディオインターフェースで測定した結果 (AudioScienceReview) によると、SNR の範囲は 85 dB (低価格) から 130 dB (リファレンスグレード) までで、ほとんどのプロ仕様の機器では 105 ～ 120 dB に達しています。
計算例
問題：AES17-2020に準拠した専門の測定機器を使用して、信号レベルが0 dBV（1 V RMS）の録音チェーンを評価し、ノイズフロアを-102 dBVで測定しました。
解決策: 1。SNR の計算:SNR = 0-(-102) = 102 dB 2.線形電圧比:SNR_V = 10^ (102/20) = 10^5.1 = 125、892:1 3.有効ノイズビット:ENOB = (102-1.76) /6.02 = 16.65 ビット 4.ノイズ電圧:V_Noise = 10^ (-102/20) = 7.94 uV RMS
品質評価: -CD の品質を 102 dB 上回っています (16 ビットの場合、理論的には 96 dB)。 -16.65有効ビットに相当-プロ仕様のプロダクションに最適 -ノイズは0dBVリファレンスを102dB下回っています。
機器階層との比較: -低価格インターフェース (85～95 dB): 静かな通路では可聴ノイズ -プロフェッショナルインターフェース (105～115 dB): ほとんどの状況でノイズが聞こえない -リファレンス・マスタリング (120+ dB): アナログステージの温度限界値を下回るノイズ
複数のステージ (それぞれ 100 dB の SNR) を備えたチェーンの場合: -2 つのステージ:SNR_Total = 100-10*log10 (2) = 97 dB -3 つのステージ:SNR_Total = 100-10*log10 (3) = 95.2 dB -入力ステージが優勢:最もノイズの低いプリアンプが最初にあることを確認してください
実践的なヒント
- ✓ビニールやカセットのキャプチャには、65～75 dB の SNR が適切です（マッチングソースの制限）。デジタル配信マスターの場合は、96 dB 以上 (CD 品質フロア) を目標とします。アーカイブマスターや高解像度マスターの場合は、AES ベストプラクティスあたり 115 dB 以上を目標とします。チェーンの静音性は、最もノイズの多いコンポーネントによって決まります。最も弱いリンクを最初に特定して対処してください。
- ✓3メートルを超えるケーブルにはバランス（差動）インターコネクトを使用して、CMRR仕様に従ってコモンモードノイズを60〜80 dB除去します。AES48 ガイドラインによると、電磁ノイズの多い環境 (ステージ、放送施設) では、適切にバランスのとれた接続を行うと、不平衡ケーブルと比較して、有効な SNR が 20 ～ 40 dB 向上します。
- ✓「ノイズフロアチェック」を行います。すべての入力をミュートし、ユニティゲインを設定し、モニターの音量を最大にし、リスニング/測定を行います。ヒス、ハム (60/120 Hz)、またはバズが聞こえるだけで、SNR の制限が明らかになります。グランドループ（60 Hz ハム）は SNR を一般に 30 ～ 50 dB 低下させるため、これを修正するには絶縁トランスまたは平衡接続が必要です。
- ✓AES17-2020に従ってSNRを測定する場合：真のRMSメーターまたはFFTアナライザーを使用し、20 Hz〜20 kHzを超える帯域幅を測定し、22オームのソース終端を適用し、A加重値と非重み値を別々に報告します。A 加重 SNR は、低周波ノイズに対する感度が低下するため、通常、重み付けなしよりも 3 ～ 8 dB 高くなります。
よくある間違い
- ✗THDが存在する場合、SNRとダイナミックレンジが混同されがちです。SNRはノイズ（ヒス、ハム）のみを測定するのに対し、SINAD（信号対ノイズと歪み）とTHD+Nには高調波歪みが含まれます。デバイスの SNR は 110 dB でも、歪み成分が原因で 95 dB の SINAD しかない場合があります。AES17-2020 に従って、測定するメトリックを指定してください。
- ✗間違ったインピーダンスでのノイズフロアの測定-ノイズフロアはジョンソン (熱) ノイズによるソースインピーダンスによって変化します。V_n = sqrt (4*K*T*R*BW)10 kオームのソースでは 4 uV RMS ノイズ (20 kHz BW) が発生しますが、100 オームのノイズ源では 0.4 uV のノイズが発生します。同じインピーダンスでの SNR 仕様を比較してください。AES17 では 22 オームの平衡終端と 150 オームのアンバランス終端を使用しています。
- ✗ノイズ解析を行わずに多くのゲイン段を積み重ねると、増幅器の段ごとにノイズが増えます。カスケードステージを組み合わせると、SNR_Total = -10*log10 (合計10^ (-SNR_i/10)) になります。95 dB ステージが 3 つあると、合計で 90.2 dB になります。1 番目 (入力) 段は、Friis のノイズ式あたりノイズ寄与分を 10 ～ 20 dB 上回ります。つまり、ノイズが最も低い入力段が優先されます。
- ✗S/N比の計算にはピークツーピークノイズ仕様を使用。ノイズはAES17-2020に従ってRMSとして正しく測定されます。ピーク・トゥ・ピーク値は通常 6 倍です (ガウスノイズの場合)。コンバート:SNR_RMS = SNR_PP + 15.6 dB。p-p 仕様を変換せずに使用すると、SNR が 15 dB 以上過小評価されます。