مرجع کامل سیستم های صوتی ایران

در مهندسی صدا،اکترونیک،فیزیک،و بسیاری از حوزه های دیگر،رنگ سیگنال نویز،بر اساس مشخصات آن نویز در دستگاه اسپکتروم آنالیزور،مشخص میشود.رنگ های مختلف نویز،خواص متفاوتی دارند،مثلا در سیگنال های صوتی،صدای مختلفی در گوش انسان شنیده میشود،و در تصویر ها و عکاسی،ترکیب های تکسچر مختلفی را به وجود میاورند(البته ما نویز ها را فقط در حوزه صدا تفسیر میکنیم).به همین دلیل،برای هر کاربرد،این نویز ها را با رنگ،شناسایی میکنند.این احساس رنگی برای نویز ها،همانند مفهوم رنگ صدا(تیمبر)در موسیقی است،که به رنگ تن صدا نیز معروف است.

اسم دادن از رنگ ها به نویز ها،از نویز سفید شروع شد.یک نویزی که در تمام اسپکتروم فرکانسی اش،دارای توان یکسانی است.این اسم به این دلیل به آن داده شد که،نور لامپ سفید نیز در تمام رنج قابل مشاهده اش،دارای اسپکترومی فلت بود(میدانیم که نور سفید از ترکیب یکسان همه ی رنگ ها تشکیل شده).همینطور،نویز های دیگر همانند صورتی،قرمز،آبی،به همین دلیل نام گذاری شده اند که معمولا(اما نه همیشه)اسپکتروم صوتی آنها،شبیه به اسپکتروم نوری آن رنگ ها است.مثلا نویز آبی،دقیقا اسپکترومش در سیگنال صوتی،همانند اسپکتروم نوری نور آبی است.

نویز سفید:نویز سفید،یک سیگنالی است که با تقلید از نور سفید،نام گذاری شده است.این نویز دارای دارای اسپکتروم فرکانسی صاف است،هنگامی که در تابع خطی فرکانسی،ترسیم میشود.به معنای دیگر،این سیگنال دارای توان یکسان در هر باند فرکانسی،در پهنای باندش است(پهنای باند در محدوده ی هرتز).برای مثال،سیگنال ها از 40 تا 60 هرتز،با سیگنال های از 400تا420 هرتز،دارای توان یکسانی در پهنای باند 20 هرتز هستند،به یاد داشته باشید که چون محور فرکانسی طیف نما معمولا به صورت لگاریتمی ترسیم میشوند،هر پهنای باندی در محور فرکانسی،از نظر اندازه فیزیکی روی صفحه،معمولا هر نقطه،با نقطه ی دیگر،یکسان نیست،و چون در فرکانس های بالا،در یک بازه از اندازه ی محور،تعداد بیش تری از فرکانس ها ترسیم میشوند،به همین دلیل در فرکانس های بالا در اسپکتروم نویز سفید،مقداری فرکانس های بالا،به سمت بالا،شیب دارند اما در واقع اگر از نمودار خطی استفاده کنیم،نویز سفید در تمام بازه ی فرکانسی اش،دارای قدرت یکسانی است(اما استفاده از نمودار خطی رایج نیست).

نویز صورتی:در اسپکتروم فرکانسی این نویز،تابعی خطی در نموداری لگاریتمی،خواهیم داشت.توان هر باند فرکانسی در این نویز،با باند دیگر یکسان است البته به شرط تناسب بین پهنای باند فرکانسی،در اینجا،توان پهنای باند 40تا60 هرتز با توان پهنای باند 4000تا6000 هرتز،یکسان است.اما چون گوش انسان،نمودار شنوایی اش شبیه به اسپکتروم نویز صورتی است،تقریبا هر قسمت از نویز سفید،اگر بدون تغییر پخش شود،با یک قدرت میشنود.یعنی با یک اکتاو بالا تر،مثلا از 40تا 60 به 4000 تا 6000،با قدرت یکسانی میشنویم.هر اکتاو در این نویز دارای توان برابر با اکتاو های دیگر است و به همین دلیل از نویز صورتی،در مهندسی صدا،به عنوان سیگنال مرجع استفاده میشود.در این نویز،به ازای هر اکتاو که بالا تر برویم،تراکم قدرت طیفی،در هر اکتاو،3 دسی بل کاهش دارد.به این نویز،نویز 

1/f

نیز میگویند.

به خاطر اینکه در هذ دو طرف نویز صورتی،در فرکانس های پایین و بالا،تعداد نا متناهی ای از فرکانس ها وجود دارند،هر طیفی از انرژی این نویز،باید انرژی کمتری از نویز صورتی،در هر دو طرف،باشد.

نویز قهوه ای:در زمینه هایی با تعاریف دقیق تر،به این نویز،نویز قرمز نیز میگویند.در این نویز،چگالی قدرت نویز با افزایش فرکانس در هر اکتاو،6 دسی بل کاهش پیدا میکند.تراکم با نسبت 

1/f² 

در بازه ی فرکانسی،کاهش پیدا میکند.نویز قهوه ای شامل مقدار DC نمیشود.

در مواردی که از کلمه نویز قرمز استفاده میشود،معمولا ممکن است نویزی غیر از نویز قهوه ای باشد،یا به هر نویزی که با افزایش فرکانس توانش کاهش پیدا کند،نویز قرمز میگویند.نویز قهوه ای را میتوان از انتگرال زمانی نویز سفید،به دست اورد.البته در این نویز، نام قهوه ای دقیقا از اسپکتروم نوری قهوه ای گرفته نشده و از اسم "حرکت قهوه ای"گرفته شده(که مربوط به حرکت به صورت تصادفی ذرات است!)و به همین دلیل،نویز قرمز،اسم بهتری برای نویز قهوه ای میباشد!

نویز آبی:نویز آبی که گاهی اوقات نویز لاجوردی نیز خوانده میشود،نویزی است که در اسپکتروم آن،به ازای هر اکتاو،قدرت نویز 3 دسی بل افزایش پیدا میکند(چگالی نویز رابطه مستقیم با f دارد.)و در محدوده ای متناهی.این نویز،در فرکانس های پایین انرژی بسیار کمی دارد.در کار های طراحی گرافیکی،از نویز آبی برای ایجاد افکت دیثر،استفاده میشود:

اثر چرنکوف نیز به طور طبیعی،یک مثال بسیار عالی برای درک نویز آبی است.

نویز بنفش:نویز بنفش یا ارغوانی،این نویز،قدرت اش در ازایافزایش فرکانس برای  هر اکتاو،به میزان 6 دسی بل افزایش پیدا میکند.رابطه این نویز

F²

میباشد،در محدوده فرکانسی متناهی.این نویز را همچنین به عنوان مشتق نویز سفید نیز میشناسند.نویز اکوستیکی حرارتی آب،دارای اسپکترومی بنفش است و باعث میشود هیدرفون ها در فرکانس های بالا به خوبی کار نکنند؟

نویز طوسی:این نویز،حالتی رندوم از نویز سفید است که در محدوده ی فرکانسی مشخص شده،دارای صدای روان شناختی یکسانی است،یعنی،باعث میشود گوش ما احساس کند که قدرت تمام فرکانس های این نویز،به صورت یکسان و به یک اندازه،است.منحنی این نویز،برعکس شده منحنی(A-WEIGHTING )است که منحنی استاندارد برای اندازه گیری فشار صوتی میباشد.این نویز،در تضاد نویز سفیدی است که با اینکه قدرت یکسانی در تمامی فرکانس ها دارد اما گوش ما،احساس میکند هر فرکانس،قدرت متغیر دارد(چون گوش ما به صورت خطی،قدرت صدا را تشخیص نمیدهد.)

تعاریف غیر رسمی:بسیاری از نویز های دیگر وجود دارند که دارای تعریف دقیق نیستند،یا به عنوان مترادف طیف نوری رنگ ها،نام گذاری نشده اند،یا گاهی اوقات تعاریف چندگانه دارند.مثل نویز سیاه.

نویز قرمز:-یک مترادف برای نویز قهوه ای-شبیه به نویز صورتی اما دارای طیفی متفاوت با رابطه ای متفاوت.

نویز سبز:-این نویز از اجزای طیف های وسطی نویز سفید تشکیل میشود-نویز قهوه ای محدود-از نویز سبز در محدوده ی فرمانسی صحبت کردن برای تست کردن مدارات الکترونیکی استفاده میشود-

نویز سیاه:-سکوت!-نویزی با اسپکترومی بافرمول زیر:

1/f^β  

که بتا بزرگ تر از 2(β>2)باشد-به نویزی که همه ی فرکانس ها در اسپکترومش،تفریبا صفر باشند به جز چند باند کوچک یا سنبله مانند.-نویزی که اسپکترومش متناظر با تابش جسم سیاه باشد،در دما های بالای ^7-10*3 کلوین،پیک اسپکتروم حسم سیاه بالا تر از رنج شنوایی انسان است،به همین دلیل،شاید در این موقعیت،نویز سیاه به نویز بنفش شباهت خواهد داشت.تابش های هاوکینگ  سیاه چاله ها،در نقطه ی پیک خود دارای نویز سیاه با فرکانس 604.5هرتز هستند،که شبیه به نویز سبز است.

سفید نویزی:در تلفکس ها یا تلویزیون و سیستم های نمایشی،غیر یکنواختی در قسمت های سفید-یک سیگنالی که قرار است قسمت سفیدی را نمایش دهد اما به علت وجود نویز،قسمت هایی را نقطه سیاه میاندازد.

سیاه نویزی:در تلفکس ها و تلوزیون و سیستم های نمایشی،غیر یکنواختی در قسمت های سیاه-یک سیگنالی که قرار است قسمت سیاهی را نمایش دهد اما به علت وجود نویز،نقطه هایی را با رنگ های غیر از سیاه،نمایش میدهد.