Шум (обработка сигнала)

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  Обработка сигнала "Шум"  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( август 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) Эта статья представлена ​​в виде списка , но может читаться лучше как проза . Вы можете помочь, преобразовав эту статью , если это необходимо. Доступна помощь по редактированию . ( Ноябрь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

В обработке сигнала , шум является общим термином для нежелательного (и, в общем, неизвестно) модификации , что сигнал может пострадать во время захвата, хранения, передачи, обработки или преобразования. ^[1]

Иногда это слово также используется для обозначения сигналов, которые являются случайными (непредсказуемыми) и не несут никакой полезной информации; даже если они не мешают другим сигналам или могут быть введены намеренно, как в комфортном шуме .

Снижение шума , восстановление исходного сигнала из искаженного шумом, является очень распространенной целью при разработке систем обработки сигналов, особенно фильтров . Математические пределы для удаления шума устанавливаются теорией информации , а именно теоремой выборки Найквиста – Шеннона .

Типы шума [ править ]

Шум обработки сигнала можно классифицировать по его статистическим свойствам (иногда называемым « цветом » шума) и по тому, как он изменяет намеченный сигнал:

• Аддитивный шум добавляется к намеченному сигналу
  • белый шум
    • Аддитивный белый гауссовский шум
  • Черный шум
  • Гауссов шум
  • Розовый шум или фликкер-шум со спектром мощности 1 / f
  • Броуновский шум со спектром мощности 1 / f ²
  • Загрязненный гауссовский шум, PDF которого представляет собой линейную смесь гауссовских PDF-файлов
  • Степенной шум
  • Шум Коши
• Мультипликативный шум , умножает или модулирует намеченный сигнал
• Ошибка квантования из-за преобразования непрерывных значений в дискретные.
• Пуассоновский шум , типичный для сигналов с частотой дискретных событий
• Дробовой шум , например, вызванный разрядом статического электричества
• Переходный шум , короткий импульс, за которым следуют затухающие колебания
• Взрывной шум , мощный, но только в короткие промежутки времени
• Фазовый шум , случайные временные сдвиги в сигнале

Шум в определенных видах сигналов [ править ]

Шум может возникать в сигналах, представляющих интерес в различных областях науки и техники, часто со специфическими особенностями:

• Шум (звук) , такой как "шипение" или "гудение" в аудиосигналах.
  • Фоновый шум из-за ложных звуков во время захвата сигнала
  • Комфортный шум , добавленный к голосовой связи, чтобы заполнить бесшумные промежутки
  • Электромагнитный шум , слышимый шум из-за электромагнитных колебаний в системах с электромагнитными полями
• Шум (видео) , например "снег"
• Шум (радио) , например "статический", при радиопередачах.
• Шум изображения , влияет на изображения, обычно цифровые.
  • Шум соли и перца или шипящий шум, рассеянные очень темные или очень светлые пиксели
  • Фиксированный шаблонный шум , связанный с пиксельными датчиками
  • Теневой шум , видимый за счет увеличения яркости или контраста
  • Спекл-шум , типичный для радиолокационных изображений и интерферограмм
  • Зернистость пленки в аналоговой фотографии
  • Артефакты сжатия или "москитный шум" по краям в JPEG и других форматах
• Шум (электроника) в электрических сигналах
  • Шум Джонсона – Найквиста в полупроводниках
  • Квантовый шум
  • Квантовый 1 / f-шум , спорная теория квантовых систем
  • Генерационно-рекомбинационный шум в полупроводниковых приборах
  • Фазовый шум генератора , случайные колебания фазы генератора
  • Эффект Баркгаузена или шум Баркгаузена в силе ферромагнетика
  • Спектральные брызги или шум переключения, вызванные включением / выключением передатчика
  • Шум заземления , возникающий на клемме заземления аудиооборудования
• Синаптический шум , наблюдаемый в неврологии
• Нейронный шум , наблюдаемый в неврологии
• Транскрипционный шум при транскрипции генов в белки
• Космический шум в радиоастрономии
• Фононный шум в материаловедении
• Фоновый шум Интернета , пакеты, отправленные на неназначенные или неактивные IP-адреса
• Шум Фано в детекторах частиц
• Шум разделения мод в оптических кабелях
• Сейсмический шум , паразитные колебания грунта в сейсмологии
• Космический микроволновый фон , микроволновый шум, оставшийся после Большого взрыва

Меры шума в сигналах [ править ]

Для измерения шума при обработке сигналов определен длинный список мер шума: в абсолютных величинах, относительно некоторого стандартного уровня шума или относительно желаемого уровня сигнала. Они включают:

• Динамический диапазон , часто определяемый уровнем собственного шума
• Отношение сигнал / шум (SNR), отношение мощности шума к мощности сигнала
  • Пиковое отношение сигнал / шум , максимальное отношение сигнал / шум в системе
  • Отношение сигнал / шум (изображение) , для изображений
  • Отношение несущая / шум, отношение сигнал / шум модулированного сигнала.
• Мощность шума
• Коэффициент шума
• Плотность потока, эквивалентная шуму , мера шума в астрономии
• Шумный этаж
• Запас по помехоустойчивости , на сколько сигнал превышает уровень шума
• Эталонный шум , эталонный уровень электронного шума
• Спектральная плотность шума, мощность шума на единицу полосы пропускания
• Шумовая температура
• Эффективная шумовая температура на входе
• Мощность , эквивалентная шуму , мера чувствительности фотоприемников
• Шум относительной интенсивности в лазерном луче
• Шумовая температура антенны , мера шума в телекоммуникационной антенне
• Мощность принимаемого шума , шум на телекоммуникационном приемнике
• Уровень шума цепи , отношение шума к цепи некоторого опорного уровня
• Уровень шума канала , некоторая мера шума в канале связи
• Шумоэквивалентная цель , интенсивность цели при уровне отношения сигнал / шум 1
• Эквивалентное шумовое сопротивление , мера шума на основе эквивалентного резистора
• Плотность шума между несущей и приемником, отношение принятой мощности несущей к шуму приемника
• Отношение несущей к плотности шума ,
• Спектральное отношение сигнал / шум
• Температура отношения усиления антенны к шуму , мера характеристик антенны
• Отношение контрастности к шуму , показатель качества изображения
• Шумовая печать , статистическая подпись окружающего шума для его подавления
• Эквивалентный шум импульсной кодовой модуляции , мера шума по сравнению с шумом квантования ИКМ

Технология шумов в сигналах [ править ]

Почти все методы и устройства для обработки сигналов имеют какое-то отношение к шуму. Вот несколько случайных примеров:

• Формирование шума
• Антенный анализатор или шумовой мост, используемый для измерения эффективности антенн.
• Шумовые ворота
• Генератор шума - схема, производящая случайный электрический сигнал.
• Источник радиошума, используемый для калибровки радиотелескопов
• Формулы Фрииса для шума в телекоммуникациях
• Рефлектометрия в шумовой области , использует существующие сигналы для поиска повреждений кабеля
• Оптическая гетеродинная молекулярная спектроскопия с усилением помехоустойчивости

См. Также [ править ]

• Анти-информация
• Шум (электроника)
• Статистика отношения сигнал-шум , математическая формула для измерения разницы двух значений относительно их стандартных отклонений.

Ссылки [ править ]