노이즈 색상

Colors of noise


오디오 공학, 전자 공학, 물리학 및 기타 많은 분야에서 노이즈 또는 노이즈 스펙트럼의 색상노이즈 신호(확률적 프로세스에 의해 생성되는 신호)의 전력 스펙트럼을 나타냅니다.노이즈 색상에 따라 특성이 크게 다릅니다.예를 들어 오디오 신호로는 사람의 귀와 소리가 다르며 이미지로는 에 띄게 다른 질감을 갖게 됩니다.따라서 각 어플리케이션에서는 일반적으로 특정 색상의 노이즈가 필요합니다.노이즈 신호에 대한 이러한 '색'의 감각은 음악음색 개념('톤 컬러'라고도 함)과 유사하지만, 후자는 거의 항상 소리에 사용되며 스펙트럼의 매우 상세한 특징을 고려할 수 있습니다.

색상의 이름을 따서 노이즈의 종류를 명명하는 관행은 스펙트럼이 동일한 주파수 간격 내에서 동일한 전력을 갖는 신호인 흰색 노이즈에서 시작됩니다.이 이름은 가시 [citation needed]범위에 걸쳐 그러한 평탄한 전력 스펙트럼을 갖는 것으로 가정된 (잘못된) 흰색 빛과 유사하여 붙여졌다.핑크, 레드, 블루같은 다른 색상 이름은 유사한 스펙트럼을 가진 빛의 색상과 관련하여 종종(항상 그렇지는 않지만) 다른 스펙트럼 프로파일과 함께 소음에 부여되었다.이러한 이름 중 일부는 특정 분야에서 표준 정의를 가지고 있는 반면, 다른 이름은 매우 비공식적이고 제대로 정의되지 않았습니다.이러한 정의의 대부분은 대역폭 단위당 전력 스펙트럼 밀도가 1/f에 비례하는 모든 주파수에서 성분이 포함된 신호를 가정하고 있습니다.따라서 이들은 멱함수 법칙 노이즈의 예입니다.예를 들어 백색 소음의 스펙트럼 밀도는 평탄한 반면(β = 0), 깜박임 또는 분홍색 소음은 β = 1, 브라운 소음은 β = 2이다.

다양한 색상의 소음(보라색, 파란색, 흰색, 분홍색, 갈색/빨간색)에 대한 주파수 함수로서의 전력 스펙트럼 밀도 시뮬레이션.전력 스펙트럼 밀도는 스펙트럼 값이 1kHz에 근접하도록 임의로 정규화된다.각 스펙트럼에 대한 전력 스펙트럼 밀도의 기울기는 각각의 전자기/색상 유추에 대한 컨텍스트를 제공한다.

기술적 정의

분석에는 다양한 소음 모델이 적용되며, 그 중 많은 모델이 상기 범주에 속한다.AR 소음 또는 "자기 회귀 소음"은 이러한 모델이며, 상기 소음 유형의 단순한 예 등을 생성합니다.연방 표준 1037C 전기통신 용어집에서는[1][2] 흰색, 분홍색, 파란색 및 검은색 노이즈를 정의합니다.

이러한 다양한 유형의 소리의 색상 이름은 (파란색 다이어그램에 표시된 것처럼) 소리에 존재하는 음파의 주파수 스펙트럼과 광파 주파수의 동등한 스펙트럼 사이의 느슨한 유사성에서 유래했다.즉, 「파란 잡음」의 음파 패턴을 광파로 변환하면, 그 결과 생기는 빛은 청색등이 됩니다.[citation needed]

화이트 노이즈

백색 소음 스펙트럼.플랫 파워 스펙트럼
(주파수 축)

백색 노이즈는 주파수의 선형 함수(예를 들어 Hz)로 플롯할 때 평평한 주파수 스펙트럼을 갖는 신호(또는 프로세스)이다.즉, 대역폭이 Hz로 측정되었을 때 신호는 소정의 대역폭(파워 스펙트럼 밀도)의 어느 대역에서도 동일한 전력을 가집니다.예를 들어, 백색 노이즈 오디오 신호의 경우, 40Hz와 60Hz 사이의 주파수 범위에는 두 간격의 폭이 20Hz이므로 400Hz와 420Hz 사이의 범위와 동일한 양의 음력이 포함됩니다.스펙트럼은 종종 선형보다는 로그 주파수 축으로 표시되며, 이 경우 인쇄되거나 표시된 플롯의 동일한 물리적 폭은 모두 동일한 대역폭을 가지지 않으며, 동일한 물리적 폭은 낮은 주파수보다 높은 주파수에서 더 많은 Hz를 커버한다.이 경우 주파수의 대수로 균등하게 샘플링되는 백색 노이즈 스펙트럼(즉, X축에서 균등하게 샘플링됨)은 평탄하지 않고 고주파에서 위쪽으로 기울어집니다.그러나 스펙트럼이 선형 간격 주파수 샘플을 사용하여 계산되지만 로그 주파수 축에 플롯되는 것은 실제로는 드문 일이 아니다. 따라서 등간격 선형 주파수 샘플과 등간격 로그 주파수 샘플 간의 구분이 [3]고려되지 않으면 오해와 혼란을 초래할 수 있다.

핑크 노이즈

핑크 노이즈 스펙트럼전력 밀도는 10 dB/decade(-3.01 dB/옥타브)로 저하됩니다.

분홍색 노이즈의 주파수 스펙트럼은 로그 척도로 선형이며, 비례적으로 [4]넓은 대역에서 동일한 힘을 가집니다.즉, 핑크 노이즈의 주파수는 4000~6000Hz 대역과 마찬가지로 40~60Hz 대역에서 동일한 전력을 가집니다.인간은 실제 주파수에 관계없이 주파수의 두 배(옥타브)가 동일하게 인식되는 비례 공간에서 듣기 때문에(40–60Hz는 4000–6000Hz와 동일한 간격 및 거리로 들림), 모든 옥타브는 동일한 양의 에너지를 포함하므로, 오디오 엔지니어링에서 핑크 노이즈가 종종 기준 신호로 사용된다.백색 소음과 비교하여 스펙트럼 전력 밀도는 옥타브당 3.01dB 감소한다( 1/f에 비례하는 밀도).이러한 이유로 분홍색 노이즈는 종종 "1/f 노이즈"라고 불립니다.

스펙트럼의 저주파수(DC)와 고주파수 양쪽 끝에는 무한한 수의 로그 대역이 존재하기 때문에 유한 에너지 스펙트럼은 양쪽 끝의 핑크 노이즈보다 적은 에너지를 가져야 합니다.핑크 노이즈는 이러한 특성을 갖는 유일한 멱함수 스펙트럼 밀도이다. 모든 가파른 멱함수 스펙트럼은 고주파 끝에 통합되어 있는 경우 유한하며, DC, 저주파 [citation needed]한계치에 통합되어 있는 경우 모든 평탄한 멱함수 스펙트럼은 유한하다.

브라운 노이즈

브라운 스펙트럼(-6.02dB/옥타브)

브라운 노이즈라고도 불리는 브라운 노이즈는 제로(DC)를 제외한 주파수 범위에서 주파수(1/f2 비례하는 주파수 밀도)가 증가하면 옥타브당 6.02dB 감소하는 전력 밀도의 노이즈입니다.

백색 소음의 일시적인 통합으로 브라운 노이즈가 발생할 수 있다."갈색" 소음은 갈색으로 보이는 파워 스펙트럼을 위해 명명된 것이 아니라 브라운 운동에서 유래했다.'랜덤 워크' 또는 '술꾼 워크'라고도 합니다."빨간색 노이즈"는 전력 스펙트럼의 형태를 나타내며, 분홍색은 빨간색과 흰색 사이이다.

블루 노이즈

블루 스펙트럼(+3.01dB/옥타브)

파란색 소음은 청색 소음이라고도 합니다.블루 노이즈의 전력 밀도는 한정된 주파수 [5]범위에서 주파수(f에 비례하는 밀도)가 증가함에 따라 옥타브당 3.01dB가 증가합니다.컴퓨터 그래픽스에서는, 「블루 노이즈」라고 하는 용어는, 저주파 성분이 최소한으로, 에너지의 스파이크가 집중되어 있지 않은 노이즈로서 보다 느슨하게 사용되는 경우가 있습니다.이것은,[6] 디더링에 적절한 노이즈입니다.망막세포는 좋은 시각적 분해능을 [6][7]얻을 수 있는 청색 잡음 패턴으로 배열되어 있다.

체렌코프 방사선은 매체의 굴절률 투과성이 거의 일정한 스펙트럼 영역에서 전력 밀도가 주파수에 따라 선형적으로 증가하는 거의 완벽한 청색 노이즈의 자연 발생 사례이다.정확한 밀도 스펙트럼은 프랭크-탐 공식에 의해 주어진다.이 경우 주파수 범위의 미세도는 재료가 단일성보다 큰 굴절률을 가질 수 있는 범위의 미세성에서 비롯된다.체렌코프 방사선은 또한 이러한 이유로 밝은 파란색으로 나타납니다.

사운드워크 설계와 사운드스케이프 연구의 예술적 접근방식은 물소리를 설명하는 데 "블루 노이즈"라는 용어를 사용했다.예를 들어, Esch2022 - Esch2022 - Esch Culture를 둘러싼 이벤트의 일환으로 스위스의 도시주의자 Trond Maag와 사운드 정원사 Andres Bosshard는 보행자와 청취자를 새로운 방식으로 도시 환경을 발견하도록 유도하기 위해 EschBelval의 일상적인 음향 환경을 통과하는 사운드워크 루트를 설계했다.룩셈부르크 환경국, 룩셈부르크 대학, 알제트 대학의 연구).

바이올렛 노이즈

보라색 스펙트럼(+6.02dB/옥타브)

보라색 소음은 보라색 소음이라고도 불립니다.바이올렛 노이즈의 전력 밀도는 한정된 주파수 범위에서 주파수(f에 비례하는 밀도)가[8][9] 증가함에 따라 옥타브당 6.02dB가 증가합니다.백색 노이즈 신호의 미분화의 결과이기 때문에, 미분 백색 노이즈라고도 불립니다.

고주파 잡음에 대한 인간의 귀의 감도가 감소하고 백색 노이즈를 전자적으로 구별할 수 있는 용이성(첫 번째 순서로 하이패스 필터링됨)으로 인해 디지털 오디오에 대한 초기 적응에서는 보라색 노이즈를 디저 신호로 [citation needed]사용되었습니다.

물의 음향 열소음은 보라색 스펙트럼을 가지며, [10][11]고주파에서 하이드로폰 측정을 지배합니다.

회색 노이즈

회색 스펙트럼

회색 노이즈는 특정 주파수 범위에서 정신음향 등 음량 곡선(반전 A-가중치 곡선 등)을 받는 무작위 백색 노이즈로, 청취자에게 [citation needed]모든 주파수에서 동일한 음량을 인식시킵니다.이는 주파수의 선형 척도에 걸쳐 동일한 강도를 가지지만 인간의 등소음 등고선의 편향으로 인해 동일한 소음으로 인식되지 않는 표준 백색 소음과는 대조적이다.

비공식 정의

또한 정확한 정의(또는 공식적으로 정의된 색상의 동의어) 없이 사용되는 많은 색상이 있으며, 때로는 다중 정의와 함께 사용됩니다.

빨간 노이즈

  • 위와 같은[12][13] 브라운 소음의 동의어
  • 분홍색 소음과 유사하지만 스펙트럼 함량과 관계가 다르다(즉, 분홍색 소음의 경우 1/f, 빨간색 소음의 경우 1/f2).
  • 용어가 느슨하게 사용되는 영역에서 "빨간색 노이즈"는 [14]주파수가 증가함에 따라 전력 밀도가 감소하는 시스템을 가리킬 수 있습니다.

녹색 소음

  • 백색 노이즈의 중간 주파수 성분으로 하프톤 디더링[15] 사용됩니다.
  • 유계 브라운 잡음
  • 오디오[16] 회로 테스트에 사용되는 음성 스펙트럼 노이즈
  • 조셉 S.Wisniewski는 "녹색 소음"은 주변 음향 효과 녹음 제작자들에 의해 "세계의 배경 소음"으로 마케팅된다고 쓰고 있다.인간이 만든 소음 없이 자연 환경의 스펙트럼을 시뮬레이션합니다.핑크 노이즈는 비슷하지만 500Hz [16]영역에서 더 많은 에너지를 가집니다.

블랙 노이즈

  • 침묵.
  • 인트라사운드[17]
  • 1/fβ 스펙트럼의 노이즈(β > 2).이 공식은 자연 [18][clarification needed]재해의 빈도를 모형화하는 데 사용됩니다.
  • 소수의 좁은 대역 또는 스파이크를 제외한 모든 주파수에서 주로 제로 전력 수준의 주파수 스펙트럼을 갖는 노이즈.주의: 팩시밀리 전송 시스템의 블랙 노이즈의 예로는 랜덤한 흰색 점이 몇 개 있는 블랙 영역을 스캔할 때 얻을 수 있는 스펙트럼이 있습니다.따라서 시간 영역에서는 스캔 [19]중에 몇 가지 랜덤 펄스가 발생합니다.
  • 흑체 방사선에 대응하는 스펙트럼을 가지는 노이즈(열 노이즈). 3×10K−7 이상의 온도에서 흑체 스펙트럼의 피크인간의 청력 범위의 상한 이상이다.이러한 상황에서는 들리는 대로라면 검은 노이즈는 보라색 노이즈에 가깝습니다.동시에, 블랙홀호킹 복사는 청력 범위 내에서 최고치를 가질 수 있기 때문에, 질량이 6 태양 질량과 동일한 전형적인 항성 블랙홀의 복사는 최대 604.5Hz의 주파수를 가질 것입니다. 이 소음은 녹색 소음과 비슷합니다.식: max × {\ 3627text{\text}} Hz.이 스펙트럼을 가진 오디오파일의 몇 가지 예를 다음에 나타냅니다.

노이즈가 많은 흰색

통신에서 노이즈 화이트라는 용어는 다음과 같은 [20]의미를 가집니다.

  • 텔레비전과 같은 팩시밀리 또는 디스플레이 시스템에서 수신 신호에 노이즈가 존재하기 때문에 발생하는 이미지의 흰색 영역(문서 또는 그림)의 불균일성.
  • 오브젝트상의 흰색 영역을 나타내는 신호 또는 신호 레벨., 표시면 또는 기록매체에 현저한 검은 점이 생기기에 충분한 노이즈 함유량을 가진다.

노이즈가 많은 블랙

통신에서 노이즈가 많은 검정색이라는 용어는 다음과 같은 [21]의미를 가집니다.

  • 텔레비전과 같은 팩시밀리 또는 디스플레이 시스템에서 수신 신호에 노이즈가 존재하기 때문에 발생하는 이미지의 검은 영역(문서 또는 그림)의 불균일성.
  • 오브젝트상의 검은 영역을 나타내는 신호 또는 신호 레벨.단, 표시면 또는 기록 매체에 눈에 띄는 검은 점 이외의 점이 생성될 정도의 노이즈 함유량을 가진다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "ATIS Telecom Glossary". atis.org. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. Retrieved 16 January 2018.
  2. ^ "Federal Standard 1037C". Institute for Telecommunication Sciences. Institute for Telecommunication Sciences, National Telecommunications and Information Administration (ITS-NTIA). Retrieved 16 January 2018.
  3. ^ [1] R. D. Peters, 2012
  4. ^ "Definition: pink noise". www.its.bldrdoc.gov.
  5. ^ "Definition: blue noise". www.its.bldrdoc.gov.
  6. ^ a b Mitchell, Don P., "낮은 샘플링 밀도로 안티앨리어스 이미지 생성"컴퓨터 그래픽스, 제21권, 제4호, 1987년 7월
  7. ^ Yellott, John I. Jr (1983). "Spectral Consequences of Photoreceptor Sampling in the Rhesus Retina". Science. 221 (4608): 382–85. PMID 6867716.
  8. ^ 미국난방냉장공조기술자협회(American Society of Heating, Chreditioning and Air-Conditioning Engineers) 1968 [2] 인용: '보라색 소음은 주파수에 따라 스펙트럼 수준이 높아지는 소음이다.'
  9. ^ 운동학적 조건 하에서 이중 차이 GPS 멀티패스 추정장, QJ, K.P. 슈바르츠..위치 위치 및 내비게이션 심포지엄, 페이지 285–91.1996년 4월 10.1109/PLANS.1996.509090 "분광 분석 결과 GPS 가속 오류는 보라색 소음 과정으로 보인다.고주파 노이즈가 주류를 이루고 있습니다."
  10. ^ 해양의 자연 및 인공 소음원: 10.3354/meps08353 "기존 통계 역학에서 도출된 열 소음 스펙트럼 예측은 6.02dB−1 옥타브 양의 기울기로 주파수 증가를 시사한다." "열 소음은 20dB 10년 속도로 증가한다−1."
  11. ^ Mellen, R. H. (1952). "The Thermal-Noise Limit in the Detection of Underwater Acoustic Signals". J. Acoust. Soc. Am. 24: 478–80. doi:10.1121/1.1906924.
  12. ^ "Index: Noise (Disciplines of Study [DoS])". Archived from the original on 22 May 2006.
  13. ^ Gilman, D. L.; Fuglister, F. J.; Mitchell Jr., J. M. (1963). "On the power spectrum of "red noise"". Journal of the Atmospheric Sciences. 20 (2): 182–84. Bibcode:1963JAtS...20..182G. doi:10.1175/1520-0469(1963)020<0182:OTPSON>2.0.CO;2.
  14. ^ Daniel L. Rudnick, Russ E. Davis (2003). "Red noise and regime shifts" (PDF). Deep-Sea Research Part I. 50 (6): 691–99. Bibcode:2003DSRI...50..691R. doi:10.1016/S0967-0637(03)00053-0.
  15. ^ Lau, Daniel Leo; Arce, Gonzalo R.; Gallagher, Neal C. (1998), "Green-noise digital halftoning", Proceedings of the IEEE, 86 (12): 2424–42, doi:10.1109/5.735449
  16. ^ a b Joseph S. Wisniewski (7 October 1996). "Colors of noise pseudo FAQ, version 1.3". Newsgroup: comp.dsp. Archived from the original on 30 April 2011. Retrieved 1 March 2011.
  17. ^ "David Bowie And The Black Noise". The Vigilant Citizen Forums.
  18. ^ Schroeder, Manfred (2009). Fractals, Chaos, Power Laws: Minutes from an Infinite Paradise. Courier Dover. pp. 129–30. ISBN 978-0486472041.
  19. ^ "Definition of "black noise" – Federal Standard 1037C". Archived from the original on 12 December 2008. Retrieved 28 April 2008.
  20. ^ "Definition: noisy white". www.its.bldrdoc.gov.
  21. ^ "Definition: noisy black". www.its.bldrdoc.gov.

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