Ruido (procesamiento de señales)

En el procesamiento de señales, modificaciones no deseadas a una señal.

En procesamiento de señales , ruido es un término general para las modificaciones no deseadas (y, en general, desconocidas) que puede sufrir una señal durante la captura, almacenamiento, transmisión, procesamiento o conversión. ^[1]

A veces la palabra también se utiliza para referirse a señales que son aleatorias ( impredecibles ) y no contienen información útil ; incluso si no interfieren con otras señales o pueden haber sido introducidos intencionadamente, como en el caso del ruido de confort .

La reducción de ruido , la recuperación de la señal original a partir de la dañada por el ruido, es un objetivo muy común en el diseño de sistemas de procesamiento de señales, especialmente filtros . Los límites matemáticos para la eliminación del ruido los establece la teoría de la información .

tipos de ruido

El ruido del procesamiento de señales se puede clasificar por sus propiedades estadísticas (a veces llamado " color " del ruido) y por cómo modifica la señal deseada:

• Ruido aditivo , se agrega a la señal deseada.
  • ruido blanco
    • Ruido blanco gaussiano aditivo
  • 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 , cuya PDF es una mezcla lineal de PDF gaussianas
  • 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 , por ejemplo causado por una descarga de electricidad estática.
• Ruido transitorio , un pulso corto seguido de oscilaciones decrecientes.
• Ruido de ráfaga , potente pero sólo 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 señales de audio
  • Ruido de fondo , debido a sonidos espurios durante la captura de señal.
  • Ruido de confort , añadido a las comunicaciones de voz para llenar vacíos de silencio
  • 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 pico, píxeles dispersos muy oscuros o muy claros
  • Ruido de patrón fijo , que está ligado a sensores de píxeles.
  • Ruido de sombras , que se hace visible al aumentar el brillo o el contraste.
  • Ruido moteado , típico de imágenes de radar e 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 generación-recombinación , en dispositivos semiconductores.
  • Ruido de fase del oscilador , fluctuaciones aleatorias de la fase de un oscilador.
  • Efecto Barkhausen o ruido de Barkhausen, en la fuerza de un ferroimán
  • Salpicaduras espectrales o ruido de interruptor, causados ​​por el encendido/apagado del transmisor
  • Ruido de tierra , 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 de fonones en la ciencia de los materiales.
• Ruido de fondo de Internet , paquetes enviados a direcciones IP no asignadas o inactivas
• Ruido de Fano , en detectores de partículas.
• Ruido de partición de modo en cables ópticos.
• Ruido sísmico , vibraciones espurias 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 máxima en un sistema
  • Relación señal-ruido (imagen) , 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 del ruido en astronomía
• piso de ruido
• Margen de ruido , en qué medida 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 antena , medida de ruido en antena de telecomunicaciones.
• Potencia de ruido recibida , 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 del ruido en un canal de comunicación.
• Objetivo equivalente a ruido, intensidad de un objetivo cuando el nivel señal-ruido es 1 ^[2]
• Resistencia al ruido equivalente , una medida del ruido basada en una resistencia equivalente
• Densidad de ruido portadora-receptor , relación entre la potencia de la portadora recibida y el ruido del receptor
• Relación portadora-densidad de ruido ,
• Relación señal-ruido espectral
• Temperatura ganancia-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 del ruido comparándola con el ruido de cuantificación PCM

Tecnología para el 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.
• Fórmulas de Friis para el ruido en las telecomunicaciones
• Reflectometría en el dominio del ruido , utiliza señales existentes para encontrar fallas en los cables
• Espectroscopía molecular heterodina óptica mejorada con cavidad inmune al ruido

Ver también

• Antiinformación
• Ruido (electrónica)
• Estadística señal-ruido , una fórmula matemática para medir la diferencia de dos valores con respecto a sus desviaciones estándar

Referencias

1. Vyacheslav Tuzlukov (2010), Serie de procesamiento de señales de ruido , ingeniería eléctrica y procesamiento de señales aplicado, CRC Press. 688 páginas. ISBN  9781420041118
2. Viviana Vladutescu, Daniela. "Ingeniería de sistemas para aplicaciones espaciales" (PDF) . www.ieee.li. ​Sección CAS IEEE de Long Island . Consultado el 26 de marzo de 2023 .