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SNR de áudio e faixa dinâmica

Calcula a relação sinal-ruído de áudio, a faixa dinâmica e os bits de ruído equivalentes a partir dos níveis de sinal e do piso de ruído.

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Fórmula

SNR = V_signal − V_noise (dB)

SNR — Signal-to-noise ratio (dB)

Como Funciona

A relação sinal-ruído (SNR) em sistemas de áudio quantifica a relação entre o nível de sinal desejado e o ruído mínimo de fundo, expresso em decibéis. SNR (dB) = Nível de sinal_DBV − ruído_floor_DBV. Um SNR mais alto significa uma cadeia de gravação ou reprodução mais silenciosa e limpa. A faixa dinâmica é a diferença entre o sinal sem distorção mais alto e o nível de ruído e, para um sistema ideal, é igual ao SNR. A tensão linear SNR expressa a mesma proporção de um número simples: SNR_V = 10^ (SNR_dB/20). Um valor aproximado de bits de ruído equivalente (ENOB) pode ser estimado como SNR/6,02, uma vez que cada bit de um ADC ideal contribui com ~ 6,02 dB de SNR (da fórmula de quantização de ruído SNR = 6,02N + 1,76 dB). Os sistemas de áudio profissionais normalmente atingem níveis de ruído de −90 a −130 dBV, gerando SNRs de 90—120 dB ou mais.

Exemplo Resolvido

Nível do sinal: 0 dBV (1 V RMS). Piso de ruído: −90 dBV.
SNR = 0 − (−90) = 90 dB
Tensão linear SNR:
SNR_V = 10^ (90/20) = 10^4,5 = 31.623: 1
Bits de ruído efetivos:
ENOB ≈ 90/ 6,02 ≈ 14,95 bits
Isso corresponde a uma interface de áudio de consumo de 16 bits de alta qualidade. Para obter a qualidade de CD (96 dB SNR teórico para 16 bits), o piso de ruído precisaria ser de −96 dBV. O equipamento Studio de 24 bits normalmente atinge níveis de ruído de −110 a −120 dBV.

Dicas Práticas

  • ✓Para captura de vinil e fita, um SNR de 70 dB geralmente é aceitável; para mestres de distribuição digital, almeje mais de 100 dB. A corrente é tão silenciosa quanto seu elo mais ruidoso — identifique e resolva primeiro o pior estágio.
  • ✓Use interconexões balanceadas (diferenciais) para cabos longos para rejeitar o ruído do modo comum em 20 a 60 dB, melhorando drasticamente o SNR da engrenagem conectada sem alterar nenhum componente.
  • ✓Os engenheiros de gravação usam a “verificação do nível de ruído”: silencie a mixagem, aumente o volume do monitor ao máximo e ouça. Qualquer assobio, zumbido ou ruído audível revela o SNR limitante da cadeia de sinal.

Erros Comuns

  • ✗Confundir SNR com faixa dinâmica quando THD (distorção harmônica) está presente — o SNR mede apenas ruído, enquanto THD+N (distorção harmônica total mais ruído) inclui produtos de distorção. Em equipamentos de última geração, o THD+N pode ser dominado pela distorção e não pelo ruído.
  • ✗Medindo o piso de ruído com a impedância errada — o piso de ruído de uma interface de áudio medido sem carga pode ser mais de 10 dB menor do que quando conectado a uma impedância de fonte real. Sempre compare as especificações do SNR nas mesmas condições.
  • ✗Empilhando muitos estágios de ganho — cada estágio do amplificador adiciona seu próprio ruído. Uma cadeia de três estágios, cada um com SNR = 90 dB, terá um SNR total menor do que qualquer estágio individual; o primeiro estágio (entrada) domina e deve ter o menor ruído.

Perguntas Frequentes

Para mixagem e masterização, SNR > 100 dB é padrão. Para distribuição (streaming, CD), 90 dB SNR (equivalente a 16 bits) é o mínimo. A produção de transmissão tem como meta mais de 110 dB. Equipamentos de consumo com SNR de 80 a 90 dB são aceitáveis para audição casual.
dBV faz referência a 1 V RMS (0 dBV = 1 V). dBu faz referência a 0,7746 V RMS (a tensão que fornece 1 mW em 600 Ω). 0 dBu ≈ −2,2 dBV. O equipamento de áudio profissional geralmente usa dBu para níveis, enquanto o piso de ruído é cotado em dBV ou dBu, dependendo do fabricante.
Para um ADC ideal de N bits, SNR = 6,02N + 1,76 dB. Um ADC de 16 bits fornece ~ 98 dB, um ADC de 20 bits fornece ~ 122 dB e um ADC de 24 bits fornece um máximo teórico de ~ 146 dB. Os ADCs do mundo real ficam aquém desse ideal em 10 a 30 dB devido ao ruído térmico, instabilidade e imperfeições do circuito.

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