Barvy šumu

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Obsah

[editovat] Technická definice

Názvy barev pro tyto různé typy zvuků jsou odvozeny z analogie mezi spektrem frekvencí zvukových vln udávaných zvukem (jak je vidět na modrých diagramech) a ekvivalentem spektra frekvence světelné vlny. Takže když typ zvukové vlny „modrého šumu“ bude převeden do světelných vln, výsledné světlo bude modré, atd. Různé modely šumů jsou užívány v analytice, mnoho z nich spadá mimo kategorie. Zpětně se tak dá jednoduše vygenerovat mnoho typů šumu. Telekomunikační slovník definuje bílý, růžový, modrý a černý šum.

[editovat] Bílý šum

Bílý šum zvuk ukázka je náhodný signál (nebo proces) s plošnou výkonovou spektrální hustotou. V jiných prostředích má signál stejný výkon v jakémkoli lineárním uskupení, při jakékoli frekvenci a má daný vlnový rozsah. Například rozsah frekvencí 20 Hz mezi 40 a 60 Hz má stejný výkon jako rozsah frekvencí mezi 4000 a 4020 Hz. Bílý šum je tak nazýván jako analogie s bílým světlem, které obsahuje všechny frekvence.

Spektrum bílého šumu
Spektrum bílého šumu

Nekonečný vlnový rozsah signálu bílého šumu je pouze teoretický. Kdyby byl určitý výkon na všech frekvencích, celkový výkon takového signálu by byl nekonečný. V praxi je signál „bílý“ pokud má plošné spektrum přes definovanou skupinu frekvencí.

[editovat] Růžový šum

Růžový šum zvuk ukázka také známý jako „1/f šum“ nebo „kmitající šum“ je signál nebo proces s takovým frekvenčním rozsahem, že výkonová frekvenční hustota je přímo úměrná převrácené hodnotě frekvence. To nastane v mnoha případech studie a získává tak svůj název jako přechod mezi bílým a červeným šumem.

Zde je stejná energie ve všech oktávách. Za daného výkonu a konstantního vlnového rozsahu, 1/f šum se sníží na 3 dB na oktávu. Lidský sluchový systém, který používá zhruba logaritmický koncept frekvencí zaokrouhlený Barkovou stupnicí, si nevšimne všech slyšitelných frekvencí se stejnou citlivostí; signály okolo 1 kHz se zdají být nejhlasitější, a ‚nejhlasitější’ z ostatních frekvencí se zdají být sníženy jako frekvenční změny od 1 kHz ‚vrcholu‘. Ale lidé mohou stále rozpoznávat mezi bílým a růžovým šumem snadno. Grafický ekvalizér také rozděluje signál do skupin logaritmicky a zobrazují výkon po oktávách; zvukoví inženýři testují systémy růžovým šumem aby zjistili, zda reagují na všech frekvencích ve využitelném spektru.

Z praktického pohledu je vyprodukování pravého růžového šumu nemožné, protože energie takového signálu by byla nekonečná.To znamená, že energie růžového šumu v jakékoli frekvenci z intervalu <f1;f2> je úměrný log(f2/f1) a jestliže f2 je nekonečné, je nekonečně velká i energie. Obdobně energie růžového šumu by byla nekonečná pro f1= 0. To není překvapení, protože signál obsahující frekvence dolů k nule se rozšiřuje do nekonečna v čase. Prakticky šum může být růžový jen v určitém intervalu frekvencí. Pro f2 je pak horní limit frekvencí měřitelný. V elektronice bude ve frekvenci zlomu bílý šum v každém případě silnější než růžový šum. Zajímavé je, že není známa spodní hranice pro růžový šum v elektronice. Měřící technika schopná zaznamenat frekvence do 10-6 Hz (takové měření trvá několik týdnů) neukázala ukončení růžového šumu. Proto se může prohlásit, že v elektronice může být šum růžový až do f1= 1/T , kde T je čas kdy je zařízení zapnuto

Jeden významný parametr šumu je že jeho nejvyšší bod v závislosti na odhadovaném obsahu energie (nebo Crest faktor) nemůže být určen pro růžový šum, protože to závisí na f1 a proto na čase, po který zařízení běží.

[editovat] Hnědý (červený) šum

Hnědý šum je podobný růžovému šumu, ale s výkonovou frekvenční hustotou sníženou o 6 dB za oktávu se zvyšující se frekvencí (hustota je úměrná 1/f2 ) do rozsahu frekvencí, který nezahrnuje stejnosměrný proud (DC). Může být generován algoritmem, který simuluje Brownův pohyb nebo integrováním bílého šumu. Hnědý šum není pojmenován podle výkonového spektra které naznačuje hnědá barva, ale podle zkomolení z Brownova pohybu. Je také znám jako „náhodná procházka“ nebo „opilcova chůze“. (Nepleťme si ho ale s infrazvukovým hnědým znamením, které prý lidem způsobuje ztrátu kontroly nad jejich vnitřnostmi.)

[editovat] Modrý (azurový) šum

Výkonová frekvenční hustota modrého šumu (FS-1037C) se zvyšuje o 3 dB za oktávu se zvyšující se frekvencí (hustota je úměrná f ) do konečného frekvenčního rozsahu. V počítačové grafice je termín „modrý šum“ někdy užívaný volněji jako jakýkoli šum s minimální nízkou frekvencí bez výkyvů výkonu.

To může být dobrý zvuk pro úpravu chyb ve zvukových záznamech (Mitchell, 1987).

[editovat] Purpurový (fialový) šum

Výkonová frekvenční hustota purpurového šumu se zvyšuje o 6 dB za oktávu s rostoucí frekvencí (hustota úměrná f2 ) do konečného rozsahu frekvencí. Je také znám jako odlišený bílý nebo fialový šum.

[editovat] Šedý šum

Šedý šum je šum používaný k psychoakustice k měření křivky hladiny hlasitosti (křivka která znázorňuje vliv frekvence na hlasitost signálu, při kterém posluchač začne pociťovat konstantní hluk.> na obrázku) do stanoveného rozsahu frekvencí, takže zní stejně hlasitě na všech frekvencích. Někteří lidé říkají, že toto může být lepší definice bílého šumu než definice „stejný výkon na všech frekvencích“, protože bílé světlo nikdy nemá stejný výkon spektra, ale spíše může mít rozsah spektra.

[editovat] Červený šum

Červený šum má více než jednu definici:

  1. Synonymum pro hnědý šum
  2. Synonymum pro růžový šum
  3. Oceánský okolní šum (to je šum ze vzdálených zdrojů) je často popisován jako „červený“ kvůli selektivní absorpci vyšších frekvencí oceánem

[editovat] Oranžový šum

Oranžový šum je skoro-stálý šum s ohraničeným výkonovým spektrem s omezeným počtem malých skupin nul rozptýleným rovnoměrně po celém spektru. Tyto skupiny nulové energie jsou soustředěny okolo frekvencí muzikálních not v jakékoli stupnici. Protože všechny sladěné hudební noty jsou eliminovány, zbývající spektrum se zdá být složeno z trpkých, citrónových a „pomerančových (Orange) not. Oranžový šum je nejjednodušeji vyprodukovatelný místností, která je plná žáků první třídy vybavených plastickými audiorekordéry

[editovat] Zelený šum

  1. Zelený šum je pravděpodobně podkladový zvuk Země. Výkonové spektrum zprůměrované z několika míst. Spíše jako růžový šum navíc s hrbolem okolo 500 Hz
  2. Střední frekvence bílého šumu
  3. Ohraničený hnědý šum

[editovat] Černý šum

  1. Ticho
  2. Šum se spektrem 1/f x, kde x > 2 . Používaný k modelování různých environmentálních (týkajících se živ. prostředí) procesů. Říká se, že to je charakteristika „přírodních a nepřírodních katastrof jako povodně, sucho, stagnace, různé pobuřující výpadky, jako např. elektrického proudu. Dále kvůli jejich černému spektru podobnému katastrofám, které často přichází nakupeny.
  3. Šum, jehož spektrum frekvencí má převážně nulový výkon ve všech frekvencích kromě několika blízkých skupin špicí. Pozn.: Příklad černého šumu v přesné kopii převodního systému je spektrum, které může být získáno při skenování černého papíru na kterém je několik náhodných bílých teček. Tak se v časové oblasti vyskytne několik náhodných pulsů během skenování.
  4. Cokoli vyjde z aktivního řídícího systému šumu a vyruší existující šum, zanechá svět bez šumu. Komiksová postava Iron man míval „paprsek černého světla“, který mohl stejně tak zatemnit místnost. Populární sci-fi má tendence vylíčit aktivní boj proti hluku v tomto světle.
  5. Je vidět v prodejní literatuře pro ultrazvukový hmyzí repelent, černý šum s výkonovou hustotou, která je konstantní pro omezený rozsah frekvencí nad 20 kHz. Přesněji ultrazvukový bílý šum. Tento černý šum je jako takzvané černé světlo s frekvencemi příliš vysokými na zaznamenání, ale pořád schopný ovlivnit okolí.