有色雑音
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カラードノイズ
(有色雑音)
ホワイト
ピンク
ブラウニアン/レッド
グレイノイズ

カラードノイズ(: colors of noise)とは、パワースペクトル密度が平坦でないノイズのこと。有色雑音とも。

「色」の異なるノイズは、その特性も大きく異なる。例えば、音響信号(英語版)であればヒトの耳には異なる音色で聞こえ、画像であればテクスチャーが異なるように見える。したがって、それぞれの「色」のノイズには相応の用途がある。

ノイズの「色」の感覚は音楽の「音色」の概念に似ているが、後者はについてのみ用いられ、スペクトルの非常に詳細な特徴に対応している。

もともと「ホワイトノイズ」があったため、カラードノイズの呼称が生まれた。ホワイトノイズのパワースペクトルは平坦である。これは、「」が可視光の範囲内で平坦なパワースペクトルとなることから、このように呼ばれた。そこで平坦でないパワースペクトルを示すノイズに「ピンク」、「レッド」、「ブルー」といった呼称が与えられるようになった。一部のカラードノイズには標準的定義が存在するが、定義が定まっていないカラードノイズもある。
べき乗則ノイズ

それらの定義の多くは、信号が全周波数成分を持つと仮定しており、単位帯域幅あたりのパワースペクトル密度は 1/f β に比例するので、いずれもべき乗則ノイズ (power-law noise) の具体例となっている。例えば、ホワイトノイズのスペクトル密度は平坦(β = 0)だが、ピンクノイズでは β = 1、ブラウニアンノイズでは β = 2 となっている。
工学的定義

様々なノイズモデルが解析に利用されており、それらの多くは上述のべき乗則ノイズに分類される。自己回帰ノイズ(ARノイズ)もそのようなモデルの1つであり、そこから様々な単純なノイズの具体例を生成できる。Federal Standard 1037C Telecommunications Glossary では、ホワイトノイズ、ピンクノイズ、ブルーノイズ、ブラックノイズを定義している。

これらのノイズの色名称は、そのスペクトルを可視光のそれと大まかに対比させてつけられたものである、例えば、ブルーノイズのスペクトルを可視光にあてはめると青い光になる、といった具合である。
ホワイトノイズ詳細は「ホワイトノイズ」を参照ホワイトノイズのスペクトル。平坦なパワースペクトル(周波数軸は対数軸)

ホワイトノイズは平坦な周波数スペクトルを持つ信号(または過程)であり、白色光からのアナロジーでこのように呼ばれている[1]。言い換えれば、この信号は与えられた帯域幅パワースペクトル密度)の任意の帯域について仕事率が等しい。例えば音響信号のホワイトノイズでは、40 Hzから 60 Hzの周波数範囲のパワーは、400 Hz から 420 Hz までの範囲のパワーに等しい。.mw-parser-output .side-box{margin:4px 0;box-sizing:border-box;border:1px solid #aaa;font-size:88%;line-height:1.25em;background-color:#f9f9f9;display:flow-root}.mw-parser-output .side-box-abovebelow,.mw-parser-output .side-box-text{padding:0.25em 0.9em}.mw-parser-output .side-box-image{padding:2px 0 2px 0.9em;text-align:center}.mw-parser-output .side-box-imageright{padding:2px 0.9em 2px 0;text-align:center}@media(min-width:500px){.mw-parser-output .side-box-flex{display:flex;align-items:center}.mw-parser-output .side-box-text{flex:1}}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .side-box{width:238px}.mw-parser-output .side-box-right{clear:right;float:right;margin-left:1em}.mw-parser-output .side-box-left{margin-right:1em}}.mw-parser-output .listen .side-box-text{line-height:1.1em}.mw-parser-output .listen-plain{border:none;background:transparent}.mw-parser-output .listen-embedded{width:100%;margin:0;border-width:1px 0 0 0;background:transparent}.mw-parser-output .listen-header{padding:2px}.mw-parser-output .listen-embedded .listen-header{padding:2px 0}.mw-parser-output .listen-file-header{padding:4px 0}.mw-parser-output .listen .description{padding-top:2px}.mw-parser-output .listen .mw-tmh-player{max-width:100%}@media(max-width:719px){.mw-parser-output .listen{clear:both}}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .listen:not(.listen-noimage){width:320px}.mw-parser-output .listen-left{overflow:visible;float:left}.mw-parser-output .listen-center{float:none;margin-left:auto;margin-right:auto}}ホワイトノイズ(10秒間)この音声や映像がうまく視聴できない場合は、Help:音声・動画の再生をご覧ください。
ピンクノイズ詳細は「ピンクノイズ」を参照ピンクノイズのスペクトル。パワースペクトル密度は 10 dB/decade (−3 dB/octave) で降下

ピンクノイズ周波数スペクトルは両対数グラフで表すとほぼ直線になり、そのグラフ上の同じ幅の周波数範囲でパワーが等しくなる[1][2]。つまり、40 から 60 Hz の周波数範囲のパワーは、4000 から 6000 Hz の周波数範囲のパワーと等しい。実際ヒトの耳も似たような特性があり、元の周波数がどういう値であれ、周波数が倍になると1オクターヴ上がったと感じる(40?60 Hz の変化と 4000?6000 Hz の変化は同じように感じる)。そこでオクターヴあたりのパワーが等しいピンクノイズは音響工学における基準信号として使われることが多い。スペクトル密度で言えば、ホワイトノイズに対して1オクターヴあたり3dB(周波数10倍あたり10dB)の降下を示す(密度は 1/f に比例)。そのためピンクノイズを 1/f(f分の1)ノイズとも呼ぶ。

スペクトルには低周波数 (DC) から高周波数まで無限個の対数領域があるので、任意の有限エネルギースペクトルはどちらの端でもピンクノイズよりエネルギーが低い。べき乗則に従うスペクトル密度としてはピンクノイズだけがこの特性を有する。係数 β が大きい場合、高周波数の側で小さくなりすぎ、係数 β が小さい場合、低周波数の側で限界を生じる。ピンクノイズ(10秒間)この音声や映像がうまく視聴できない場合は、Help:音声・動画の再生をご覧ください。
ブラウニアンノイズ詳細は「ブラウニアンノイズ」を参照ブラウニアンノイズのスペクトル (−6 dB/octave)


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