Ruído (processamento de sinal) - Noise (signal processing)

No processamento de sinal , ruído é um termo geral para modificações indesejadas (e, em geral, desconhecidas) que um sinal pode sofrer durante a captura, armazenamento, transmissão, processamento ou conversão.

Às vezes, a palavra também é usada para significar sinais que são aleatórios ( imprevisíveis ) e não contêm informações úteis ; mesmo que não estejam interferindo em outros sinais ou possam ter sido introduzidos intencionalmente, como no ruído de conforto .

A redução de ruído , a recuperação do sinal original do corrompido por ruído, é um objetivo muito comum no projeto de sistemas de processamento de sinal, especialmente filtros . Os limites matemáticos para remoção de ruído são definidos pela teoria da informação .

Tipos de ruído

O ruído de processamento de sinal pode ser classificado por suas propriedades estatísticas (às vezes chamadas de " cor " do ruído) e por como ele modifica o sinal pretendido:

• Ruído aditivo , é adicionado ao sinal pretendido
  • ruído branco
    • Ruído gaussiano branco aditivo
  • Ruído negro
  • Ruído gaussiano
  • Ruído rosa ou ruído de tremulação , com espectro de potência 1 / f
  • Ruído browniano , com espectro de potência 1 / f ²
  • Ruído gaussiano contaminado , cujo PDF é uma mistura linear de PDFs gaussianos
  • Ruído de lei de potência
  • Ruído de Cauchy
• Ruído multiplicativo, multiplica ou modula o sinal pretendido
• Erro de quantização , devido à conversão de valores contínuos para discretos
• Ruído de Poisson , típico de sinais que são taxas de eventos discretos
• Ruído de tiro , por exemplo, causado por descarga de eletricidade estática
• Ruído transitório , um pulso curto seguido por oscilações decrescentes
• Ruído de estouro , poderoso, mas apenas durante intervalos curtos
• Ruído de fase , mudanças aleatórias de tempo em um sinal

Ruído em tipos específicos de sinais

O ruído pode surgir em sinais de interesse para vários campos científicos e técnicos, muitas vezes com características específicas:

• Ruído (áudio) , como "assobio" ou "zumbido", nos sinais de áudio
  • Ruído de fundo , devido a sons espúrios durante a captura do sinal
  • Ruído de conforto , adicionado às comunicações de voz para preencher lacunas de silêncio
  • Ruído induzido eletromagneticamente , ruído audível devido a vibrações eletromagnéticas em sistemas envolvendo campos eletromagnéticos
• Ruído (vídeo) , como "neve"
• Ruído (rádio) , como "estática", em transmissões de rádio
• O ruído da imagem afeta as imagens, geralmente digitais
  • Ruído de sal e pimenta ou ruído de pico, dispersos em pixels muito escuros ou muito claros
  • Ruído de padrão fixo , que está vinculado a sensores de pixel
  • Ruído de sombra , tornado visível pelo aumento do brilho ou contraste
  • Ruído pontilhado , típico de imagens de radar e interferogramas
  • Granulação de filme em fotografia analógica
  • Artefatos de compressão ou "ruído de mosquito" em torno das bordas em JPEG e outros formatos
• Ruído (eletrônicos) em sinais elétricos
  • Ruído Johnson-Nyquist , em semicondutores
  • Ruído quântico
  • Ruído quântico 1 / f , uma teoria disputada sobre sistemas quânticos
  • Ruído de recombinação de geração , em dispositivos semicondutores
  • Ruído de fase do oscilador , flutuações aleatórias da fase de um oscilador
  • Efeito Barkhausen ou ruído Barkhausen, na força de um ferromagneto
  • Respingos espectrais ou ruído do interruptor, causado pela ativação / desativação do transmissor
  • Ruído de terra , aparecendo no terminal de terra do equipamento de áudio
• Ruído sináptico , observado na neurociência
• Ruído neuronal , observado na neurociência
• Ruído transcricional na transcrição de genes para proteínas
• Ruído cósmico , em radioastronomia
• Ruído de fone na ciência dos materiais
• Ruído de fundo da Internet , pacotes enviados para endereços IP não atribuídos ou inativos
• Ruído Fano , em detectores de partículas
• Ruído de partição de modo em cabos ópticos
• Ruído sísmico , vibrações espúrias do solo em sismologia
• Fundo cósmico de micro-ondas , ruído de micro- ondas remanescente do Big Bang

Medidas de ruído em sinais

Uma longa lista de medidas de ruído foi definida para medir o ruído no processamento de sinal: em termos absolutos, em relação a algum nível de ruído padrão ou em relação ao nível de sinal desejado. Eles incluem:

• Faixa dinâmica , muitas vezes definida pelo nível de ruído inerente
• Relação sinal-ruído (SNR), relação entre a potência do ruído e a potência do sinal
  • Relação sinal-ruído de pico , SNR máximo em um sistema
  • Relação sinal / ruído (imagem) , para imagens
  • Razão portadora-ruído , a razão sinal-ruído de um sinal modulado
• Poder de ruído
• Figura de ruído
• Densidade de fluxo equivalente a ruído , uma medida de ruído em astronomia
• Piso de ruído
• Margem de ruído , em quanto um sinal excede o nível de ruído
• Ruído de referência , um nível de referência para ruído eletrônico
• Densidade espectral de ruído, potência de ruído por unidade de largura de banda
• Temperatura de ruído
• Temperatura efetiva de ruído de entrada
• Potência equivalente ao ruído , uma medida de sensibilidade para fotodetectores
• Ruído de intensidade relativa , em um feixe de laser
• Temperatura de ruído da antena , medida de ruído na antena de telecomunicações
• Potência de ruído recebida , ruído em um receptor de telecomunicações
• Nível de ruído do circuito, proporção do ruído do circuito para algum nível de referência
• Nível de ruído do canal , alguma medida de ruído em um canal de comunicação
• Alvo de ruído equivalente , intensidade de um alvo quando o nível de sinal-ruído é 1
• Resistência de ruído equivalente , uma medida de ruído baseada em resistor equivalente
• Densidade de ruído da portadora para o receptor, proporção da potência da portadora recebida para o ruído do receptor
• Razão de densidade da portadora para ruído ,
• Relação sinal-ruído espectral
• Temperatura de ganho em relação ao ruído da antena, uma medida do desempenho da antena
• Relação contraste-ruído , uma medida da qualidade da imagem
• Impressão de ruído , assinatura estatística de ruído ambiente para sua supressão
• Ruído de modulação de código de pulso equivalente , medida de ruído por comparação com o ruído de quantização PCM

Tecnologia para ruído em sinais

Quase todas as técnicas e dispositivos para processamento de sinais têm alguma conexão com o ruído. Alguns exemplos aleatórios são:

• Modelagem de ruído
• Analisador de antena ou ponte de ruído, usado para medir a eficiência de antenas
• Portão de ruído
• Gerador de ruído , um circuito que produz um sinal elétrico aleatório
• Fonte de ruído de rádio usada para calibrar radiotelescópios
• Fórmulas Friis para o ruído nas telecomunicações
• Refletometria de domínio de ruído , usa sinais existentes para encontrar falhas de cabo
• Espectroscopia molecular heteródina óptica aprimorada por cavidade imune a ruído

Veja também

• Anti-informação
• Ruído (eletrônicos)
• Estatística sinal-ruído , uma fórmula matemática para medir a diferença de dois valores em relação aos seus desvios padrão

Referências