En el procesamiento de señales , el ruido es un término general para las modificaciones no deseadas (y, en general, desconocidas) que una señal puede sufrir durante la captura, almacenamiento, transmisión, procesamiento o conversión. [1]
A veces, la palabra también se usa para referirse a señales que son aleatorias (impredecibles) y no contienen información útil; incluso si no interfieren con otras señales o pueden haber sido introducidas intencionalmente, como en el ruido de confort .
La reducción de ruido , la recuperación de la señal original de la dañada por ruido, es un objetivo muy común en el diseño de sistemas de procesamiento de señales, especialmente filtros . Los límites matemáticos para la eliminación de ruido se establecen mediante la teoría de la información , a saber, el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon .
Tipos de ruido
El ruido de procesamiento de la señal se puede clasificar por sus propiedades estadísticas (a veces llamado el " color " del ruido) y por cómo modifica la señal deseada:
- Ruido aditivo , se agrega a la señal deseada
- ruido blanco
- Ruido negro
- Ruido gaussiano
- Ruido rosa o ruido de parpadeo , con espectro de potencia 1 / f
- Ruido browniano , con espectro de potencia 1 / f 2
- Ruido gaussiano contaminado, cuyo PDF es una mezcla lineal de PDF gaussianos
- Ruido de ley de potencia
- Ruido de Cauchy
- Ruido multiplicativo, multiplica o modula la señal deseada
- Error de cuantificación , debido a la conversión de valores continuos a discretos
- Ruido de Poisson , típico de señales que son tasas de eventos discretos
- Ruido de disparo , p. Ej. Causado por descargas de electricidad estática
- Ruido transitorio , un pulso corto seguido de oscilaciones decrecientes
- Ruido de ráfaga , potente pero solo durante intervalos cortos
- Ruido de fase , cambios de tiempo aleatorios en una señal.
Ruido en tipos específicos de señales.
El ruido puede surgir en señales de interés para diversos campos científicos y técnicos, a menudo con características específicas:
- Ruido (audio) , como "silbido" o "zumbido", en las señales de audio
- Ruido de fondo , debido a sonidos espurios durante la captura de la señal
- Ruido de confort , agregado a las comunicaciones de voz para llenar los espacios silenciosos
- Ruido inducido electromagnéticamente , ruido audible debido a vibraciones electromagnéticas en sistemas que involucran campos electromagnéticos
- Ruido (video) , como "nieve"
- Ruido (radio) , como "estático", en transmisiones de radio
- Ruido de imagen , afecta a las imágenes, generalmente digitales.
- Ruido de sal y pimienta o ruido de picos, píxeles muy oscuros o muy claros dispersos
- Ruido de patrón fijo , que está vinculado a sensores de píxeles
- Ruido de sombras , que se hace visible al aumentar el brillo o el contraste.
- Ruido moteado , típico de las imágenes de radar y los interferogramas
- Grano de película en fotografía analógica
- Artefactos de compresión o "ruido de mosquito" alrededor de los bordes en JPEG y otros formatos
- Ruido (electrónica) en señales eléctricas
- Ruido de Johnson-Nyquist , en semiconductores
- Ruido cuántico
- Ruido cuántico 1 / f , una teoría controvertida sobre los sistemas cuánticos
- Ruido de recombinación de generación , en dispositivos semiconductores
- Ruido de fase del oscilador , fluctuaciones aleatorias de la fase de un oscilador
- Efecto Barkhausen o ruido Barkhausen, en la fuerza de un ferromaimán
- Salpicadura espectral o ruido de interruptor, causado por el encendido / apagado del transmisor
- Ruido de suelo , que aparece en el terminal de tierra del equipo de audio.
- Ruido sináptico , observado en neurociencia
- Ruido neuronal , observado en neurociencia
- Ruido transcripcional en la transcripción de genes a proteínas
- Ruido cósmico , en radioastronomía
- Ruido fonético en la ciencia de los materiales
- Ruido de fondo de Internet , paquetes enviados a direcciones IP inactivas o no asignadas
- Ruido Fano , en detectores de partículas
- Ruido de partición de modo en cables ópticos
- Ruido sísmico , vibraciones espúreas del suelo en sismología.
- Fondo cósmico de microondas , ruido de microondas que quedó del Big Bang
Medidas de ruido en señales
Se ha definido una larga lista de medidas de ruido para medir el ruido en el procesamiento de señales: en términos absolutos, en relación con algún nivel de ruido estándar o en relación con el nivel de señal deseado. Incluyen:
- Rango dinámico , a menudo definido por el nivel de ruido inherente
- Relación señal / ruido (SNR), relación entre la potencia del ruido y la potencia de la señal
- Relación señal-ruido máxima, SNR máximo en un sistema
- Relación señal / ruido (imágenes) , para imágenes
- Relación portadora-ruido , la relación señal-ruido de una señal modulada
- Potencia de ruido
- Figura de ruido
- Densidad de flujo equivalente al ruido , una medida de ruido en astronomía
- Piso de ruido
- Margen de ruido , por cuánto una señal excede el nivel de ruido
- Ruido de referencia , un nivel de referencia para el ruido electrónico
- Densidad espectral de ruido, potencia de ruido por unidad de ancho de banda
- Temperatura de ruido
- Temperatura de ruido de entrada efectiva
- Potencia equivalente al ruido , una medida de sensibilidad para fotodetectores
- Ruido de intensidad relativa , en un rayo láser
- Temperatura de ruido de la antena, medida del ruido en la antena de telecomunicaciones
- Potencia de ruido recibido , ruido en un receptor de telecomunicaciones
- Nivel de ruido del circuito, relación entre el ruido del circuito y algún nivel de referencia
- Nivel de ruido del canal , alguna medida de ruido en un canal de comunicación
- Objetivo de ruido equivalente , intensidad de un objetivo cuando el nivel de señal a ruido es 1
- Resistencia al ruido equivalente , una medida de ruido basada en una resistencia equivalente
- Densidad de ruido de portadora a receptor, relación entre la potencia de portadora recibida y el ruido del receptor
- Relación portadora / densidad de ruido ,
- Relación señal / ruido espectral
- Temperatura de ganancia a ruido de la antena, una medida del rendimiento de la antena
- Relación contraste-ruido , una medida de la calidad de la imagen
- Impresión de ruido , firma estadística del ruido ambiental para su supresión
- Ruido de modulación de código de pulso equivalente , medida de ruido comparándolo con el ruido de cuantificación PCM
Tecnología para ruido en señales
Casi todas las técnicas y dispositivos para el procesamiento de señales tienen alguna conexión con el ruido. Algunos ejemplos aleatorios son:
- Modelado de ruido
- Analizador de antenas o puente de ruido, utilizado para medir la eficiencia de las antenas.
- Puerta de ruido
- Generador de ruido , un circuito que produce una señal eléctrica aleatoria.
- Fuente de ruido de radio utilizada para calibrar radiotelescopios
- Friis fórmulas para el ruido en las telecomunicaciones
- Reflectometría de dominio de ruido , utiliza señales existentes para encontrar fallas en los cables
- Espectroscopia molecular heterodina óptica mejorada por cavidad inmune al ruido
Ver también
- Antiinformación
- Ruido (electrónica)
- Estadística de señal a ruido , una fórmula matemática para medir la diferencia de dos valores en relación con sus desviaciones estándar
Referencias
- ^ Vyacheslav Tuzlukov (2010), Ruido de procesamiento de señales , Ingeniería eléctrica y Serie de procesamiento de señales aplicadas, CRC Press. 688 páginas. ISBN 9781420041118