信号处理中各种噪声的性质及其定义?

2025-03-05 10:53:51
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回答(1):

高通或低通滤波器无法轻易滤除的噪声很多,最常见的就是白噪声。白噪声在整个频谱内每个频点的能量为常数,且基本恒定,不管对信号进行低通还是高通处理,均不能有效地滤除白噪声,因为
它存在于整个频带范围内。
有趣的是人类对白噪声的了解已经非常充分,并能熟练地从中提取很多有用的信息。白噪声甚至具
有医疗功能,有些医学专家(主要是内科医生和牙医)还成功地在试验中将白噪声应用于轻度麻醉。
准确地讲,白噪声是随机的,它不具有相关性,故也没有偏差,因此,白噪声可以叠加到信号和算法中,或
始终存在于模/数转换器中,而不会造成长期误码。通过恰当的处理, 白噪声还可以用来创造声音,包
括人的声音和自然界的声音,甚至还能合成其它噪声。
在采用逆变换方法消除白噪声之前,可用FFT或小波滤波系统有效地提取白噪声并对结果设置门限
值。一般来说,通过随机数字发生器可以生成白噪声,但实验表明要生成理想的白噪声很难,其它噪声的合成也与此类似。

色噪声
白色包含了所有的颜色,因此白噪声的特点就是包含各种噪声。白噪声定义为在无限频率范围内功
率密度为常数的信号,这就意味着还存在其它“颜色”的噪声,下面是常见的色噪声及其定义:
1.粉红噪声。在给定频率范围内(不包含直流成分),随着频率的增加,其功率密度每倍频程下降
3dB(密度与频率成反比)。每倍频的功率相同,但要产生每倍频程3dB的衰减非常困难,因此,没有纹
波的粉红噪声在现实中很难找到。
2.红噪声(海洋学概念)。这是有关海洋环境的一种噪声,由于它是有选择地吸收较高的频率,因此
称之为红噪声。
3.橙色噪声。该类噪声是准静态噪声,在整个连续频谱范围内,功率谱有限且零功率窄带信号数量
也有限。这些零功率的窄带信号集中于任意相关音符系统的音符频率中心上。由于消除了所有的合
音,这些剩余频谱就称为“橙色”音符。
4.蓝噪声。在有限频率范围内,功率密度随频率的增加每倍频增长3dB(密度正比于频率)。对于高
频信号来说,它属于良性噪声。
5.紫噪声。在有限频率范围内,功率密度随频率的增加每倍频增长6dB(密度正比于频率的平方
值)。
6.灰色噪声。该噪声在给定频率范围内,类似于心理声学上的等响度曲线(如反向的A-加权曲线),
因此在所有频率点的噪声电平相同。
7.棕色噪声。在不包含直流成分的有限频率范围内,功率密度随频率的增加每倍频下降6dB(密度
与频率的平方成反比)。该噪声实际上是布朗运动产生的噪声,它也称为随机飘移噪声或醉鬼噪声。
8.黑噪声(静止噪声)包括:
(1) 有源噪声控制系统在消除了一个现有噪声后的输出信号。
(2) 在20kHz以上的有限频率范围内,功率密度为常数的噪声,一定程度上它类似于超声波白噪声。
这种黑噪声就象“黑光”一样,由于频率太高而使人们无法感知,但它对你和你周围的环境仍然有
影响。
(3) 具有fβ谱,其中β>2。根据经验可知,该噪声的危害性很大。
在信号处理中,我们经常会提及狄拉克(Dirac)函数或单位脉冲,这种脉冲是指具有零宽度和无限高
电平的信号。然而,具有无穷低电平和无穷高电平的脉冲是无法找到的,但可根据不同要求,产生
带宽可选和功率密度可选的信号,然后将这些信号叠加到试验对象上,这样我们就可以观察到哪部
分信号被吸收,或者哪部分信号会产生谐振。

回答(2):

模拟和数字的

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