Brusfärger

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 23 oktober 2020; kontroller kräver 2 redigeringar .

Brusfärger  - ett system av termer som tillskriver vissa färger till vissa typer av stationära brussignaler baserat på analogin mellan spektrumet av en signal av godtycklig natur (mer exakt, dess spektrala täthet eller, matematiskt sett, fördelningsparametrarna för en slumpmässig process ) och spektra av olika färger av synligt ljus . Denna abstraktion används i stor utsträckning inom teknikgrenar som handlar om buller ( akustik , elektronik , fysik , etc.).

Många av följande definitioner tar hänsyn till spektrumet för en signal vid alla frekvenser.

Grundläggande "färger" av brus

Färgöverensstämmelse för olika typer av brussignaler bestäms med hjälp av grafer ( histogram ) av spektral densitet, det vill säga fördelningen av signaleffekt över frekvenser . Dessutom, när man analyserar verkliga signaler, är uppskattningen av processens autokorrelationsfunktion av stor betydelse ; Av alla typer av brus är vitt brus den enda processen där signalvärdena vid olika tidpunkter inte beror på varandra och inte är relaterade på något sätt (det finns ingen autokorrelation). För att bedöma autokorrelationsordningen (om processen är integrerat, rent eller differentierat vitt brus) används olika statistiska metoder, till exempel Broish-Godfrey-testet .

Vitt brus

Vitt brus  är en signal med en enhetlig spektral densitet vid alla frekvenser och en dispersion lika med oändlighet. Det är en stationär slumpmässig process.

Med andra ord har en sådan signal samma effekt i samma frekvensband i vilken del av området som helst. Till exempel har en 20 Hz-signal mellan 40 och 60 Hz samma effekt som en 20 Hz-signal mellan 4000 och 4020 Hz. Obegränsad frekvens vitt brus är endast möjligt i teorin, eftersom dess kraft i detta fall är oändlig. I praktiken kan en signal bara vara vitt brus över ett begränsat frekvensband.

10 sekunders vitt brus
Uppspelningshjälp

Rosa, skimrande (flimmer) brus

I applicerade områden är det också känt som flimmer ( flimmerljud ), 1/f brus. Effektspektraltätheten för rosa brus ges av ~ (densiteten är omvänt proportionell mot frekvensen), d.v.s. den avtar likformigt på en logaritmisk frekvensskala. Till exempel är signaleffekten i frekvensbandet mellan 40 och 60 Hertz lika med effekten i bandet mellan 4000 och 6000 Hertz. Spektraldensiteten för en sådan signal dämpas med 3 decibel per oktav jämfört med vitt brus . Flimmerbrus har ett "minne" av sitt förflutna, enhetligt på en logaritmisk tidsskala.

Rosa brus finns till exempel i hjärtrytmer, i grafer över hjärnans elektriska aktivitet , i den elektromagnetiska strålningen från kosmiska kroppar och i nästan alla elektroniska och mekaniska enheter.

Ibland är generaliserat rosa brus vilket brus som helst vars spektrala täthet minskar med ökande frekvens, det vill säga det inkluderar även rött (browniskt) och andra slumpmässiga processer med tidsförglömning.

10 sekunders rosa brus
Uppspelningshjälp

Brownskt (rött, "brunt") brus

Den spektrala tätheten för rött brus är proportionell mot 1/f², där f är frekvensen. Det betyder att brus har mer energi vid låga frekvenser än vid höga frekvenser. Brusenergin sjunker med 6 decibel per oktav. Akustiskt rött brus hörs som dämpat jämfört med vitt eller rosa brus. Det kan erhållas genom att integrera vitt brus (ur en matematisk synvinkel är integralen av Gaussiskt vitt brus känd som Wiener-processen ) eller genom att använda en algoritm som simulerar Brownsk rörelse . Spektrum av rött brus är spegelvänt mot spektrumet av violett.

Med gehör upplevs Brownskt brus som "varmare" än vitt brus.

Ibland (vanligtvis i texter översatta från engelska) kallas detta brus också "brunt", vilket översätter namnet på Robert Brown (Brun) (Brun) till ryska. "Brunt" brus kallas så inte på grund av kraftspektrumet som motsvarar brunt, utan för att det är karakteristiskt för Brownsk (Brownisk) rörelse. Namnet rött brus beskriver formen på effektspektrumet (och rosa brus ligger mellan rött och vitt). Även känt som slumpmässigt gångljud eller berusad gångljud.

10 sekunder av Brownskt brus
Uppspelningshjälp

Blått (cyan) brus

Blått brus är en typ av signal vars spektrala täthet ökar med 3 dB per oktav. Det vill säga, dess spektrala täthet ökar med ökande frekvens, och, liksom vitt brus, måste det i praktiken begränsas i frekvens. Blått brus uppfattas som skarpare än vitt brus. Nära blått brus är spektrumet av Cherenkov-strålning . Blått brus erhålls genom att differentiera rosa brus ; deras spektra är spegelblanka.
10 sekunder av blått brus
Uppspelningshjälp

Lila brus

Lila brus är en typ av signal vars spektrala täthet ökar med 6 dB per oktav. Det vill säga att dess spektrala täthet är proportionell mot kvadraten på frekvensen och, liksom vitt brus, måste den i praktiken begränsas i frekvens. Lila brus erhålls genom att differentiera vitt brus med avseende på tid [1] . Det violetta brusspektrumet är spegelbilden av det röda brusspektrumet. .
10 sekunders lila brus
Uppspelningshjälp

Grått brus

Termen grått brus hänvisar till en brussignal som har samma subjektiva ljudstyrka för mänsklig hörsel över hela området av upplevda frekvenser. Spektrum av grått brus erhålls genom att lägga till spektra av Brownskt och violett brus. Spektrum av grått brus visar en stor "dipp" vid medelhöga frekvenser, men mänsklig hörsel uppfattar subjektivt grått brus som enhetligt i spektral densitet (utan övervägande av några frekvenser).
10 sekunders grått brus
Uppspelningshjälp

US Federal Telecommunications Standard 1037C ordlista definierar vitt, rosa, blått och svart brus [2] .

Andra

Det finns andra, mindre vanliga namn för typer av buller:

Orange brus

Orange brus är kvasistationärt brus med en ändlig spektral densitet. Spektrum av sådant brus har band med nollenergi spridda över hela spektrumet. Dessa remsor är placerade vid frekvenserna för musiknoter [3] .

Rött brus

Rött brus - kan både vara en synonym för Brownskt brus, och beteckningen på naturligt brus som är karakteristiskt för stora vattendrag - hav och hav som absorberar höga frekvenser. Rött brus hörs från stranden från avlägsna föremål i havet.

Grönt brus

Grönt brus är en imitation av ljudet från den naturliga miljön, utan konstgjorda ljud. Det liknar rosa brus med ett förbättrat frekvensområde runt 500 Hz [3] .
10 sekunders grönt brus
Uppspelningshjälp

Svart brus

Termen "svart brus" har flera definitioner:
  • Tystnad
  • Brus med spektrum 1/f β , där β > 2 [4] . Används för att modellera olika naturliga processer. Anses vara kännetecknande för "naturkatastrofer och katastrofer som skapats av människan såsom översvämningar, marknadskrascher, etc."
  • Brus vars spektrum övervägande har noll energi förutom några få toppar [5]
  • Ljudbrus med egenskaperna hos vitt brus i ultraljudsområdet (med en frekvens på mer än 20 kHz), liknande den så kallade. "svart ljus" (med frekvenser för höga för att uppfattas, men som kan påverka betraktaren eller instrumenten).
  • Brus med ett spektrum nära det för en svart kropp . Detta kan till exempel vara Hawking-strålningen från ett svart hål .
  • George Marsaglia, designer av en högkvalitativ slumptalstabell, byggde den från skottljudet från en diodkrets och bearbetad rapmusik . Om den första är en av de bästa artificiella källorna till vitt brus, så kallas den andra politiskt inkorrekt för "svart brus".

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Watson, Downey, 2008 , sid. 45.
  2. ↑ Telekommunikation: Ordlista över telekommunikationsvillkor . svart brus  (engelska)  (nedlänk) . General Services Administration (23 augusti 1996) .  — Federal Standard 1037C. Hämtad 5 augusti 2020. Arkiverad från originalet 15 juli 1997.
  3. ↑ 1 2 Joseph S. Wisniewski. The Colors of Noise  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . Product Technology Partners (7 oktober 1996). Arkiverad från originalet den 30 april 2011.
  4. ↑ Schroeder, 2005 .
  5. ↑ ATIS Telecom Ordlista . svart brus  (engelska)  (nedlänk) . The Alliance for Telecommunication Industry Solutions . Hämtad 5 augusti 2020. Arkiverad från originalet 13 mars 2013.

Litteratur

Länkar

 Brusfärger