Colores de ruido

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 23 de octubre de 2020; las comprobaciones requieren 2 ediciones .

Colores de ruido  : un sistema de términos que asigna ciertos colores a ciertos tipos de señales de ruido estacionarias basado en la analogía entre el espectro de una señal de naturaleza arbitraria (más precisamente, su densidad espectral o, matemáticamente hablando, los parámetros de distribución de un proceso aleatorio ) y los espectros de varios colores de luz visible . Esta abstracción es muy utilizada en las ramas de la tecnología que se ocupan del ruido ( acústica , electrónica , física , etc.).

Muchas de las siguientes definiciones consideran el espectro de una señal en todas las frecuencias.

"Colores" básicos de ruido

Las correspondencias de color de varios tipos de señales de ruido se determinan utilizando gráficos ( histogramas ) de densidad espectral, es decir, la distribución de la potencia de la señal sobre las frecuencias . Además, al analizar señales reales, la estimación de la función de autocorrelación del proceso es de gran importancia ; De todos los tipos de ruido, el ruido blanco es el único proceso en el que los valores de la señal en diferentes momentos no dependen unos de otros y no están relacionados de ninguna manera (no hay autocorrelación). Para evaluar el orden de la autocorrelación (si el proceso es ruido blanco integrado, puro o diferenciado), se utilizan varios métodos estadísticos, por ejemplo, la prueba de Broish-Godfrey .

Ruido blanco

El ruido blanco  es una señal con una densidad espectral uniforme en todas las frecuencias y una dispersión igual al infinito. Es un proceso aleatorio estacionario.

En otras palabras, dicha señal tiene la misma potencia en la misma banda de frecuencia en cualquier parte del rango. Por ejemplo, una señal de 20 Hz entre 40 y 60 Hz tiene la misma potencia que una señal de 20 Hz entre 4000 y 4020 Hz. El ruido blanco de frecuencia ilimitada solo es posible en teoría, ya que en este caso su potencia es infinita. En la práctica, una señal solo puede ser ruido blanco en una banda de frecuencia limitada.

10 segundos de ruido blanco
Ayuda de reproducción

Ruido rosa, reluciente (parpadeo)

En áreas aplicadas, también se conoce como parpadeo ( flicker noise ), ruido 1/f. La densidad espectral de potencia del ruido rosa viene dada por ~ (la densidad es inversamente proporcional a la frecuencia), es decir, decae uniformemente en una escala de frecuencia logarítmica . Por ejemplo, la potencia de la señal en la banda de frecuencias entre 40 y 60 Hertz es igual a la potencia en la banda entre 4000 y 6000 Hertz. La densidad espectral de dicha señal se atenúa en 3 decibelios por octava en comparación con el ruido blanco . El ruido de parpadeo tiene una "memoria" de su pasado, uniforme en una escala de tiempo logarítmica.

El ruido rosa se encuentra, por ejemplo, en los ritmos cardíacos, en los gráficos de la actividad eléctrica del cerebro , en la radiación electromagnética de los cuerpos cósmicos y en casi todos los dispositivos electrónicos y mecánicos .

A veces, el ruido rosa generalizado es cualquier ruido cuya densidad espectral disminuye al aumentar la frecuencia, es decir, también incluye rojo (browniano) y otros procesos aleatorios con olvido del tiempo.

10 segundos de ruido rosa
Ayuda de reproducción

Ruido browniano (rojo, "marrón")

La densidad espectral del ruido rojo es proporcional a 1/f², donde f es la frecuencia. Esto significa que el ruido tiene más energía a bajas frecuencias que a altas frecuencias. La energía del ruido cae 6 decibelios por octava. El ruido rojo acústico se escucha amortiguado en comparación con el ruido blanco o rosa. Puede obtenerse integrando el ruido blanco (desde un punto de vista matemático, la integral del ruido blanco gaussiano se conoce como proceso de Wiener ) o utilizando un algoritmo que simule el movimiento browniano . El espectro del ruido rojo es un espejo opuesto al espectro del violeta.

De oído, el ruido browniano se percibe como "más cálido" que el ruido blanco.

A veces (generalmente en textos traducidos del inglés) este ruido también se llama "marrón", traduciendo el nombre de Robert Brown (Brown) (Brown) al ruso. El ruido "marrón" se denomina así no por el espectro de potencia correspondiente al marrón, sino porque es característico del movimiento browniano (browniano). El nombre ruido rojo describe la forma del espectro de potencia (y el ruido rosa es intermedio entre el rojo y el blanco). También conocido como ruido de paseo aleatorio o ruido de paseo borracho.

10 segundos de ruido browniano
Ayuda de reproducción

Ruido azul (cian)

El ruido azul es un tipo de señal cuya densidad espectral aumenta 3 dB por octava. Es decir, su densidad espectral aumenta al aumentar la frecuencia y, al igual que el ruido blanco, en la práctica debe limitarse en frecuencia. El ruido azul se percibe más nítido que el ruido blanco. Cercano al ruido azul está el espectro de la radiación de Cherenkov . El ruido azul se obtiene diferenciando el ruido rosa ; sus espectros son especulares.
10 segundos de ruido azul
Ayuda de reproducción

Ruido púrpura

El ruido púrpura es un tipo de señal cuya densidad espectral aumenta 6 dB por octava. Es decir, su densidad espectral es proporcional al cuadrado de la frecuencia y, al igual que el ruido blanco, en la práctica debe estar limitado en frecuencia. El ruido púrpura se obtiene diferenciando el ruido blanco con respecto al tiempo [1] . El espectro de ruido violeta es la imagen especular del espectro de ruido rojo. .
10 segundos de ruido violeta
Ayuda de reproducción

Ruido gris

El término ruido gris se refiere a una señal de ruido que tiene el mismo volumen subjetivo para el oído humano en todo el rango de frecuencias percibidas. El espectro de ruido gris se obtiene sumando los espectros de ruido browniano y violeta. El espectro del ruido gris muestra una gran “caída” en las frecuencias medias; sin embargo, el oído humano percibe subjetivamente el ruido gris como uniforme en densidad espectral (sin el predominio de ninguna frecuencia).
10 segundos de ruido gris
Ayuda de reproducción

El Glosario 1037C de la Norma Federal de Telecomunicaciones de EE. UU. define el ruido blanco, rosa, azul y negro [2] .

Otros

Hay otros nombres menos comunes para los tipos de ruido:

Ruido naranja

El ruido naranja es un ruido casi estacionario con una densidad espectral finita. El espectro de dicho ruido tiene bandas de energía cero dispersas por todo el espectro. Estas tiras se ubican en las frecuencias de las notas musicales [3] .

Ruido rojo

Ruido rojo: puede ser tanto un sinónimo de ruido browniano como la designación de un ruido natural característico de grandes masas de agua, mares y océanos que absorben altas frecuencias. El ruido rojo se escucha desde la orilla de objetos distantes en el océano.

Ruido verde

El ruido verde es una imitación del ruido del entorno natural, sin sonidos artificiales. Es similar al ruido rosa con una región de frecuencia mejorada alrededor de 500 Hz [3] .
10 segundos de ruido verde
Ayuda de reproducción

Ruido negro

El término "ruido negro" tiene varias definiciones:
  • Silencio
  • Ruido con espectro 1/f β , donde β > 2 [4] . Se utiliza para modelar varios procesos naturales. Considerado como característico de "desastres naturales y provocados por el hombre, como inundaciones, caídas del mercado, etc."
  • Ruido cuyo espectro tiene predominantemente energía cero excepto por unos pocos picos [5]
  • Ruido de audio con las características del ruido blanco en el rango ultrasónico (con una frecuencia de más de 20 kHz), similar al llamado. "luz negra" (con frecuencias demasiado altas para ser percibidas, pero capaces de influir en el observador o los instrumentos).
  • Ruido con un espectro cercano al de un cuerpo negro . Esta puede ser, por ejemplo, la radiación de Hawking de un agujero negro .
  • George Marsaglia, diseñador de una tabla de números aleatorios de alta calidad, la construyó a partir del ruido de disparo de un circuito de diodos y música rap procesada . Si la primera es una de las mejores fuentes artificiales de ruido blanco, entonces la segunda se llama políticamente incorrectamente "ruido negro".

Véase también

Notas

  1. Watson, Downey, 2008 , pág. 45.
  2. ^ Telecomunicaciones: Glosario de términos de telecomunicaciones . ruido negro  (inglés)  (enlace descendente) . Administración de Servicios Generales (23 de agosto de 1996) .  — Norma Federal 1037C. Consultado el 5 de agosto de 2020. Archivado desde el original el 15 de julio de 1997.
  3. 1 2 Joseph S. Wisniewski. Los colores del ruido  (inglés)  (enlace no disponible) . Product Technology Partners (7 de octubre de 1996). Archivado desde el original el 30 de abril de 2011.
  4. Schroeder, 2005 .
  5. ^ Glosario de telecomunicaciones de ATIS . ruido negro  (inglés)  (enlace descendente) . La Alianza para las Soluciones de la Industria de las Telecomunicaciones . Consultado el 5 de agosto de 2020. Archivado desde el original el 13 de marzo de 2013.

Literatura

Enlaces