Støj farver

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. oktober 2020; checks kræver 2 redigeringer .

Støjfarver  - et system af termer, der tilskriver bestemte farver til bestemte typer stationære støjsignaler baseret på analogien mellem spektret af et signal af vilkårlig karakter (mere præcist dets spektrale tæthed eller matematisk set fordelingsparametrene for en tilfældig proces ) og spektrene af forskellige farver af synligt lys . Denne abstraktion er meget brugt i grene af teknologi, der beskæftiger sig med støj ( akustik , elektronik , fysik osv.).

Mange af de følgende definitioner betragter spektret af et signal ved alle frekvenser.

Grundlæggende "farver" af støj

Farveoverensstemmelser af forskellige typer støjsignaler bestemmes ved hjælp af grafer ( histogrammer ) af spektral tæthed, det vil sige fordelingen af ​​signaleffekt over frekvenser . Derudover er estimeringen af ​​processens autokorrelationsfunktion af stor betydning ved analyse af virkelige signaler ; Af alle typer støj er hvid støj den eneste proces, hvor signalværdierne på forskellige tidspunkter ikke afhænger af hinanden og ikke er relateret på nogen måde (der er ingen autokorrelation). For at vurdere rækkefølgen af ​​autokorrelation (om processen er integreret, ren eller differentieret hvid støj) anvendes forskellige statistiske metoder, for eksempel Broish-Godfrey testen .

Hvid støj

Hvid støj  er et signal med en ensartet spektral tæthed ved alle frekvenser og en spredning lig med uendelig. Det er en stationær tilfældig proces.

Med andre ord har et sådant signal den samme effekt i det samme frekvensbånd i enhver del af området. For eksempel har et 20 Hz signal mellem 40 og 60 Hz samme effekt som et 20 Hz signal mellem 4000 og 4020 Hz. Ubegrænset frekvens hvid støj er kun mulig i teorien, da dens kraft i dette tilfælde er uendelig. I praksis kan et signal kun være hvid støj over et begrænset frekvensbånd.

10 sekunders hvid støj
Hjælp til afspilning

Lyserød, skinnende (flimmer) støj

I anvendte områder er det også kendt som flimmer ( flimmerstøj ), 1/f-støj. Effektspektraltætheden af ​​lyserød støj er givet ved ~ (densiteten er omvendt proportional med frekvensen), dvs. den henfalder ensartet på en logaritmisk frekvensskala. For eksempel er signaleffekten i frekvensbåndet mellem 40 og 60 Hertz lig med effekten i båndet mellem 4000 og 6000 Hertz. Den spektrale tæthed af et sådant signal er dæmpet med 3 decibel pr. oktav sammenlignet med hvid støj . Flimmerstøj har en "hukommelse" fra sin fortid, ensartet på en logaritmisk tidsskala.

Lyserød støj findes for eksempel i hjerterytmer, i grafer over hjernens elektriske aktivitet , i den elektromagnetiske stråling fra kosmiske legemer og i næsten alle elektroniske og mekaniske enheder.

Nogle gange er generaliseret lyserød støj enhver støj, hvis spektrale tæthed falder med stigende frekvens, det vil sige, den inkluderer også rød (brownsk) og andre tilfældige processer med tidsforglemmelse.

10 sekunders lyserød støj
Hjælp til afspilning

Brownsk (rød, "brun") støj

Den spektrale tæthed af rød støj er proportional med 1/f², hvor f er frekvensen. Det betyder, at støj har mere energi ved lave frekvenser end ved høje frekvenser. Støjenergien falder med 6 decibel pr. oktav. Akustisk rød støj høres som dæmpet sammenlignet med hvid eller lyserød støj. Det kan opnås ved at integrere hvid støj (fra et matematisk synspunkt er integralet af Gaussisk hvid støj kendt som Wiener-processen ) eller ved at bruge en algoritme, der simulerer Brownsk bevægelse . Spektret af rød støj er spejlvendt mod spektret af violet.

Ved øret opfattes Brownsk støj som "varmere" end hvid støj.

Nogle gange (normalt i tekster oversat fra engelsk) kaldes denne støj også "brun", hvilket oversætter navnet på Robert Brown (Brun) (Brun) til russisk. "Brun" støj er ikke navngivet på grund af effektspektret svarende til brun, men fordi det er karakteristisk for Brownsk (Brownsk) bevægelse. Navnet rød støj beskriver formen på effektspektret (og lyserød støj er mellem rød og hvid). Også kendt som tilfældig gangstøj eller beruset gangstøj.

10 sekunders brunsk støj
Hjælp til afspilning

Blå (cyan) støj

Blå støj er en type signal, hvis spektrale tæthed øges med 3 dB pr. oktav. Det vil sige, at dens spektraltæthed stiger med stigende frekvens, og ligesom hvid støj skal den i praksis begrænses i frekvens. Blå støj opfattes som skarpere end hvid støj. Tæt på blå støj er spektret af Cherenkov-stråling . Blå støj opnås ved at differentiere pink støj ; deres spektre er spejlende.
10 sekunders blå støj
Hjælp til afspilning

Lilla støj

Lilla støj er en type signal, hvis spektrale tæthed øges med 6 dB pr. oktav. Det vil sige, at dens spektraltæthed er proportional med kvadratet af frekvensen, og ligesom hvid støj skal den i praksis begrænses i frekvens. Lilla støj opnås ved at differentiere hvid støj med hensyn til tid [1] . Det violette støjspektrum er spejlbilledet af det røde støjspektrum. .
10 sekunders lilla støj
Hjælp til afspilning

Grå støj

Udtrykket grå støj refererer til et støjsignal, der har den samme subjektive lydstyrke for menneskelig hørelse over hele området af opfattede frekvenser. Spektret af grå støj opnås ved at tilføje spektret af Brownsk og violet støj. Spektret af grå støj viser et stort "dip" ved mellemfrekvenser, men menneskelig hørelse opfatter subjektivt grå støj som ensartet i spektral tæthed (uden overvægt af nogen frekvenser).
10 sekunders grå støj
Hjælp til afspilning

US Federal Telecommunications Standard 1037C ordliste definerer hvid, pink, blå og sort støj [2] .

Andre

Der er andre, mindre almindelige navne for typer støj:

Orange støj

Orange støj er kvasi-stationær støj med en endelig spektral tæthed. Spektret af sådan støj har bånd med nulenergi spredt over hele spektret. Disse strimler er placeret ved frekvenserne af noder [3] .

Rød støj

Rød støj - kan både være et synonym for Brownsk støj, og betegnelsen for naturlig støj, der er karakteristisk for store vandmasser - have og oceaner, der absorberer høje frekvenser. Rød støj høres fra kysten fra fjerne objekter i havet.

Grøn støj

Grøn støj er en efterligning af støjen fra det naturlige miljø uden kunstige lyde. Det ligner lyserød støj med et forbedret frekvensområde omkring 500 Hz [3] .
10 sekunders grøn støj
Hjælp til afspilning

Sort støj

Udtrykket "sort støj" har flere definitioner:
  • Stilhed
  • Støj med spektrum 1/f β , hvor β > 2 [4] . Bruges til at modellere forskellige naturlige processer. Anses for at være karakteristisk for "naturkatastrofer og menneskeskabte katastrofer såsom oversvømmelser, markedsnedbrud osv."
  • Støj, hvis spektrum overvejende har nul energi bortset fra nogle få toppe [5]
  • Lydstøj med karakteristika af hvid støj i ultralydsområdet (med en frekvens på mere end 20 kHz), svarende til den såkaldte. "sort lys" (med frekvenser for høje til at blive opfattet, men i stand til at påvirke observatøren eller instrumenterne).
  • Støj med et spektrum tæt på en sort krops spektrum . Dette kan for eksempel være Hawking-strålingen fra et sort hul .
  • George Marsaglia, designer af en højkvalitets tabel med tilfældige tal, byggede den ud fra skudstøjen fra et diodekredsløb og behandlet rapmusik . Hvis den første er en af ​​de bedste kunstige kilder til hvid støj, så kaldes den anden politisk ukorrekt "sort støj".

Se også

Noter

  1. ↑ Watson, Downey, 2008 , s. 45.
  2. ↑ Telekommunikation: Ordliste over telekommunikationsvilkår . sort støj  (engelsk)  (downlink) . General Services Administration (23. august 1996) .  — Federal Standard 1037C. Hentet 5. august 2020. Arkiveret fra originalen 15. juli 1997.
  3. ↑ 1 2 Joseph S. Wisniewski. The Colors of Noise  (engelsk)  (link ikke tilgængeligt) . Produktteknologipartnere (7. oktober 1996). Arkiveret fra originalen den 30. april 2011.
  4. ↑ Schroeder, 2005 .
  5. ↑ ATIS Telecom-ordliste . sort støj  (engelsk)  (downlink) . Alliancen for telekommunikationsindustriens løsninger . Hentet 5. august 2020. Arkiveret fra originalen 13. marts 2013.

Litteratur

Links

 Støj farver