白噪声与粉红噪声

文摘   汽车   2024-07-27 06:31   安徽  

不用觉得奇怪,噪声也有颜色,但这些颜色是由光波的谱线图(光谱图)类比而来的。本文将对常见的白噪声和粉红噪声等相关内容进行简单介绍。

一、白噪声

白噪声是指用固定频带宽度测量时,频谱连续且均匀的噪声,是一种功率谱密度为常数的随机信号或随机过程,其瞬时值是随机变化的。

通常情况下,白噪声是一种无规噪声,噪声幅值对时间的分布满足正态分布。由于白光是由各种频率(颜色)的单色光混合而成,因而白噪声信号的这种具有平坦功率谱的性质也被称作是“白色的”,这是其名称的由来。

白噪音的功率谱密度与频率无关,一段声音中的频率分量对应的功率在整个可听范围(20~20kHz)内都是均匀的。

典型的白噪声频谱图如图1所示。

1 白噪声频谱图

由于人耳对高频敏感,所以白噪声听上去是很吵的沙沙声。

二、粉红噪声

粉红噪音是一个具有功率谱密度与频率成反比的频谱信号或过程。

2 粉红噪声频谱图

粉红噪音是自然界最常见的噪音,简单说来,粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段,如图2所示。在粉红噪音中,每个倍频程都带着一个相等数额的噪声功率。从波形角度看,粉红噪音是分形的,在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。从功率(能量)的角度来看,粉红噪音的能量从低频向高频不断衰减,曲线为1/f,通常为每倍频程之间会下降3dB

粉红噪音是最常用于进行声学测试的声音。利用粉红噪音可以模拟出比如瀑布或者下雨的声音。

三、两者的区别

白噪声和粉红噪声的区别主要包括以下几个方面:

1、对于固定频带宽度的频谱而言,白噪声的能量分布是均匀的,粉红噪声则按每个倍频程下降3dB分布,如图1和图2所示;

2、在等比频带宽度频谱中,白噪声的能量以每个倍频程增加3dB分布,而粉红噪声是均匀分布的;

3、如果在白噪声中加入一个每倍频程衰减3dB的衰减滤波器,则可将白噪声转换为粉红噪声;

4、特定情况下,白噪声频谱可以抵消外界噪声,原理为白噪声制造出了一个“遮蔽效应”,相当于屏蔽了很多细小的外界声音变化。所以,如果外界某个噪声过高,可人为地增加白噪声去除干扰。粉红噪声则没有这个功能。

 

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