Melun värit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 23.10.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Kohinavärit  - termijärjestelmä, joka määrittää tietyt värit tietyntyyppisille paikallaan oleville kohinasignaaleille mielivaltaisen signaalin spektrin (tarkemmin sanoen sen spektritiheyden tai matemaattisesti sanottuna satunnaisen prosessin jakautumisparametrien ) välisen analogian perusteella . ) ja näkyvän valon eri värien spektrit . Tätä abstraktiota käytetään laajalti melua käsittelevillä tekniikan aloilla ( akustiikka , elektroniikka , fysiikka jne.).

Monet seuraavista määritelmistä ottavat huomioon signaalin spektrin kaikilla taajuuksilla.

Melun perus "värit"

Eri tyyppisten kohinasignaalien värivastaavuudet määritetään käyttämällä spektritiheyden kaavioita ( histogrammeja ), eli signaalin tehon jakautumista taajuuksille . Lisäksi todellisia signaaleja analysoitaessa prosessin autokorrelaatiofunktion estimointi on erittäin tärkeää ; Kaikista melutyypeistä valkoinen kohina on ainoa prosessi, jossa signaaliarvot eri aikoina eivät ole riippuvaisia ​​toisistaan ​​eivätkä liity millään tavalla (autokorrelaatiota ei ole). Autokorrelaation järjestyksen arvioimiseen (onko prosessi integroitu, puhdasta vai eriytettyä valkoista kohinaa) käytetään erilaisia ​​tilastollisia menetelmiä, esimerkiksi Broish-Godfreyn testiä .

White noise

Valkoinen kohina  on signaali, jonka spektritiheys on tasainen kaikilla taajuuksilla ja jonka dispersio on yhtä suuri kuin ääretön. Se on paikallaan pysyvä satunnainen prosessi.

Toisin sanoen tällaisella signaalilla on sama teho samalla taajuuskaistalla missä tahansa alueen osassa. Esimerkiksi 20 Hz:n signaalilla 40-60 Hz on sama teho kuin 20 Hz:n signaalilla välillä 4000-4020 Hz. Rajattoman taajuuden valkoinen kohina on mahdollista vain teoriassa, koska tässä tapauksessa sen teho on ääretön. Käytännössä signaali voi olla vain valkoista kohinaa rajoitetulla taajuuskaistalla.

10 sekuntia valkoista kohinaa
Toisto-ohje

Vaaleanpunainen, hohtava (välkyttävä) noise

Sovelletuilla alueilla se tunnetaan myös nimellä välkyntä ( flicker noise ), 1/f-kohina. Vaaleanpunaisen kohinan tehospektritiheys saadaan ~ (tiheys on kääntäen verrannollinen taajuuteen), eli se vaimenee tasaisesti logaritmisella taajuusasteikolla. Esimerkiksi signaalin teho taajuuskaistalla välillä 40-60 hertsiä on yhtä suuri kuin teho kaistalla välillä 4000-6000 hertsiä. Tällaisen signaalin spektritiheys vaimenee 3 desibeliä oktaavia kohti verrattuna valkoiseen kohinaan . Välkyntäkohinalla on "muisto" menneisyydestään, yhtenäinen logaritmisella aikaasteikolla.

Vaaleanpunaista kohinaa löytyy esimerkiksi sydämen rytmeistä, aivojen sähköisen toiminnan kaavioista , kosmisten kappaleiden sähkömagneettisesta säteilystä ja lähes kaikista elektronisista ja mekaanisista laitteista.

Joskus yleistynyt vaaleanpunainen kohina on mitä tahansa kohinaa, jonka spektritiheys pienenee taajuuden kasvaessa, eli se sisältää myös punaisen (brownin) ja muita satunnaisia ​​prosesseja ajan unohtaessa.

10 sekuntia vaaleanpunaista kohinaa
Toisto-ohje

Brownian (punainen, "ruskea") noise

Punaisen kohinan spektritiheys on verrannollinen 1/f²:een, missä f on taajuus. Tämä tarkoittaa, että kohinalla on enemmän energiaa matalilla taajuuksilla kuin korkeilla taajuuksilla. Meluenergia putoaa 6 desibeliä oktaavia kohden. Akustinen punainen kohina kuullaan vaimeana verrattuna valkoiseen tai vaaleanpunaiseen kohinaan. Se voidaan saada integroimalla valkoista kohinaa (matematiikan näkökulmasta Gaussin valkoisen kohinan integraali tunnetaan nimellä Wiener-prosessi ) tai käyttämällä algoritmia, joka simuloi Brownin liikettä . Punaisen kohinan spektri on peilivastainen violetin spektrin kanssa.

Korvan perusteella Brownin kohina nähdään "lämpimämpänä" kuin valkoinen kohina.

Joskus (yleensä englannista käännetyissä teksteissä) tätä melua kutsutaan myös "ruskeaksi", kääntäen Robert Brownin (ruskean) (ruskean) nimen venäjäksi. "Ruskea" kohina ei ole nimetty ruskeaa vastaavan tehospektrin takia, vaan koska se on tunnusomaista Brownin (brownin) liikkeelle. Nimi punainen kohina kuvaa tehospektrin muotoa (ja vaaleanpunainen kohina on punaisen ja valkoisen välissä). Tunnetaan myös satunnaisena kävelymeluna tai humalassa kävelyäänenä.

10 sekuntia Brownin melua
Toisto-ohje

Sininen (syaani) melu

Sininen kohina on signaalityyppi, jonka spektritiheys kasvaa 3 dB oktaavia kohti. Toisin sanoen sen spektritiheys kasvaa taajuuden kasvaessa, ja valkoisen kohinan tavoin käytännössä sen taajuutta on rajoitettava. Sininen kohina koetaan terävämmäksi kuin valkoinen kohina. Tšerenkovin säteilyn spektri on lähellä sinistä kohinaa . Sininen kohina saadaan erottamalla vaaleanpunainen kohina ; niiden spektrit ovat heijastavia.
10 sekuntia sinistä kohinaa
Toisto-ohje

Purple noise

Violetti kohina on signaali, jonka spektritiheys kasvaa 6 dB oktaavia kohti. Toisin sanoen sen spektritiheys on verrannollinen taajuuden neliöön ja, kuten valkoisen kohinan, käytännössä sen taajuutta on rajoitettava. Violetti kohina saadaan erottamalla valkoinen kohina ajan suhteen [1] . Violetti kohinaspektri on punaisen kohinaspektrin peilikuva. .
10 sekuntia violettia ääntä
Toisto-ohje

Harmaa kohina

Termi harmaa kohina viittaa kohinasignaaliin, jolla on sama subjektiivinen äänenvoimakkuus ihmisen kuulolle koko havaittujen taajuuksien alueella. Harmaan kohinan spektri saadaan lisäämällä Brownin ja violetin kohinan spektrit. Harmaan kohinan spektri osoittaa suurta "dipiä" keskitaajuuksilla, mutta ihmiskuulo havaitsee harmaan kohinan subjektiivisesti spektritiheydeltään tasaisena (ilman minkään taajuuden ylivaltaa).
10 sekuntia harmaata kohinaa
Toisto-ohje

US Federal Telecommunications Standard 1037C -sanasto määrittelee valkoisen, vaaleanpunaisen, sinisen ja mustan kohinan [2] .

Muut

Melutyypeille on olemassa muita, vähemmän yleisiä nimiä:

Oranssi melu

Oranssi kohina on kvasistationaarista kohinaa, jolla on äärellinen spektritiheys. Tällaisen kohinan spektrissä on nollaenergiakaistoja, jotka ovat hajallaan spektrissä. Nämä nauhat sijaitsevat nuottien taajuuksilla [3] .

Red noise

Punainen kohina - voi olla sekä synonyymi Brownin melulle että suurille vesistöille ominaisen luonnollisen melun nimitys - meriä ja valtameriä, jotka absorboivat korkeita taajuuksia. Rannalta kuuluu punaista melua kaukaisista meressä olevista esineistä.

Green noise

Vihreä melu on luonnonympäristön melun jäljitelmä ilman keinotekoisia ääniä. Se on samanlainen kuin vaaleanpunainen kohina, jonka parannettu taajuusalue on noin 500 Hz [3] .
10 sekuntia vihreää ääntä
Toisto-ohje

Black noise

Termillä "musta melu" on useita määritelmiä:
  • Hiljaisuus
  • Kohina spektrillä 1/f β , missä β > 2 [4] . Käytetään erilaisten luonnollisten prosessien mallintamiseen. Sitä pidetään ominaisena "luonnon- ja ihmisen aiheuttamille katastrofeille, kuten tulville, markkinoiden romahduksille jne."
  • Melu, jonka spektrin energia on pääasiassa nolla muutamaa huippua lukuun ottamatta [5]
  • Äänikohina, jolla on valkoisen kohinan ominaisuudet ultraäänialueella (taajuudella yli 20 kHz), samanlainen kuin ns. "musta valo" (taajuudet ovat liian korkeat havaittavaksi, mutta jotka voivat vaikuttaa havainnointivälineisiin).
  • Melu, jonka spektri on lähellä mustan kappaleen spektriä . Tämä voi olla esimerkiksi mustan aukon Hawking-säteily .
  • George Marsaglia, korkealaatuisen satunnaislukutaulukon suunnittelija, rakensi sen diodipiirin laukaisukohinasta ja prosessoinnista rap-musiikista . Jos ensimmäinen on yksi parhaista keinotekoisista valkoisen kohinan lähteistä, niin toista kutsutaan poliittisesti virheellisesti "mustaksi meluksi".

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Watson, Downey, 2008 , s. 45.
  2. ↑ Televiestintä: Tietoliikennetermien sanasto . musta kohina  (englanniksi)  (downlink) . Yleisten palveluiden hallinto (23. elokuuta 1996) .  — Liittovaltion standardi 1037C. Haettu 5. elokuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 15. heinäkuuta 1997.
  3. ↑ 1 2 Joseph S. Wisniewski. The Colors of Noise  (englanniksi)  (linkkiä ei ole saatavilla) . Product Technology Partners (7. lokakuuta 1996). Arkistoitu alkuperäisestä 30. huhtikuuta 2011.
  4. ↑ Schroeder, 2005 .
  5. ↑ ATIS Telecom -sanasto . musta kohina  (englanniksi)  (downlink) . Telekommunikaatioteollisuuden ratkaisujen liitto . Haettu 5. elokuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 13. maaliskuuta 2013.

Kirjallisuus

Linkit

 Melun värit