Loading article…
信号処理において、ノイズとは、信号がキャプチャ、保存、伝送、処理、または変換中に受ける可能性のある望ましくない（そして一般的には未知の）変更の総称です。 [1]
この単語は、ランダム（予測不可能）で有用な情報を持たない信号（たとえ他の信号と干渉していない場合や、コンフォートノイズのように意図的に導入された場合でも）を意味するために使用されることもあります。
ノイズ低減、つまりノイズで劣化した信号から元の信号を回復することは、信号処理システム、特にフィルターの設計において非常に一般的な目標です。ノイズ除去の数学的限界は情報理論によって設定されます。
ノイズの種類
信号処理ノイズは、その統計特性 (ノイズの 「色」と呼ばれることもあります) と、意図した信号をどのように変更するかによって分類できます。
- 加法性ノイズは、意図した信号に追加される
- 乗法性ノイズは、意図した信号を乗算または変調する。
- 連続値から離散値への変換による量子化誤差
- ポアソンノイズ、離散イベントのレート信号に典型的
- ショットノイズ、例えば静電気放電によって発生するノイズ
- 一時的なノイズ、短いパルスの後に減衰振動が続く
- バーストノイズ、強力だが短い間隔のみ
- 位相ノイズ、信号内のランダムな時間シフト
特定の種類の信号におけるノイズ
さまざまな科学技術分野で関心のある信号には、多くの場合、特定の特徴を伴うノイズが発生する可能性があります。
- オーディオ信号における「ヒス」や「ハム」などの ノイズ（オーディオ）
- ノイズ（ビデオ）、「雪」など
- 無線送信における「雑音」などのノイズ（無線）
- 画像ノイズは、通常はデジタル画像に影響します。
- 電気信号における
ノイズ（電子工学）
- ジョンソン・ナイキスト雑音、半導体
- 量子ノイズ
- 量子1/fノイズ、量子システムに関する論争のある理論
- 半導体デバイスにおける生成再結合ノイズ
- 発振器位相ノイズ、発振器の位相のランダムな変動
- 強磁性体の強さにおけるバルクハウゼン効果またはバルクハウゼンノイズ
- 送信機のオン/オフ切り替えによって発生するスペクトルスプラッタまたはスイッチノイズ
- オーディオ機器のアース端子に発生するグランドノイズ
- 神経科学で観察されるシナプスノイズ
- 神経科学で観察されるニューロンノイズ
- 遺伝子からタンパク質への転写における転写ノイズ
- 宇宙雑音、電波天文学
- 材料科学におけるフォノンノイズ
- インターネットのバックグラウンドノイズ、割り当てられていないまたは非アクティブな IP アドレスに送信されたパケット
- ファノノイズ、粒子検出器
- 光ケーブルにおけるモード分割ノイズ
- 地震ノイズ、地震学における疑似地面振動
- 宇宙マイクロ波背景、ビッグバンから残ったマイクロ波ノイズ
信号中のノイズの測定
信号処理におけるノイズを測定するために、絶対値、標準ノイズ レベルに対する相対値、または目的の信号レベルに対する相対値など、多数のノイズ測定基準が定義されています。これらには次のものが含まれます。
- ダイナミックレンジは、多くの場合、固有のノイズレベルによって定義されます。
- 信号対雑音比（SNR）、雑音電力と信号電力の比
- ピーク信号対雑音比、システム内の最大SNR
- 信号対雑音比（画像）、画像の場合
- 搬送波対雑音比、変調信号の信号対雑音比
- ノイズパワー
- ノイズ指数
- 天文学におけるノイズの尺度であるノイズ等価磁束密度
- ノイズフロア
- ノイズマージン、信号がノイズレベルをどれだけ超えるか
- 基準ノイズ、電子ノイズの基準レベル
- ノイズスペクトル密度、帯域幅単位あたりのノイズ電力
- ノイズ温度
- 有効入力ノイズ温度
- 光検出器の感度の尺度である雑音等価電力
- レーザービームにおける相対強度ノイズ
- アンテナ雑音温度、通信アンテナの雑音の尺度
- 受信雑音電力、通信受信機における雑音
- 回路ノイズレベル、回路ノイズとある基準レベルの比
- チャネルノイズレベル、通信チャネル内のノイズの尺度
- ノイズ等価ターゲット、信号対雑音レベルが1のときのターゲットの強度[2]
- 等価雑音抵抗、等価抵抗に基づく雑音の尺度
- 搬送波対受信機雑音密度、受信搬送波電力と受信機雑音の比
- キャリア対ノイズ密度比、
- スペクトル信号対雑音比
- アンテナの利得対雑音温度、アンテナの性能の指標
- コントラスト対ノイズ比、画像品質の尺度
- ノイズプリント、周囲の騒音の抑制のための統計的特徴
- 等価パルスコード変調ノイズ、PCM量子化ノイズと比較したノイズの測定
信号ノイズ対策技術
信号処理のためのほぼすべての技術とデバイスは、ノイズと何らかの関係があります。いくつか例を挙げます。
- ノイズシェーピング
- アンテナの効率を測定するために使用されるアンテナアナライザーまたはノイズブリッジ
- ノイズゲート
- ノイズ発生器、ランダムな電気信号を生成する回路
- 電波望遠鏡の校正に使用される電波ノイズ源
- 通信におけるノイズに関するフリスの公式
- ノイズドメイン反射測定法は、既存の信号を使用してケーブル障害を検出します。
- ノイズ耐性キャビティ強化光ヘテロダイン分子分光法
参照
参考文献
- ^ Vyacheslav Tuzlukov (2010)、信号処理ノイズ、電気工学および応用信号処理シリーズ、CRC Press。688 ページ。ISBN 9781420041118
- ^ Viviana Vladutescu、Daniela。「宇宙ベースのアプリケーションのためのシステムエンジニアリング」（PDF）。www.ieee.li。CAS IEEEロングアイランドセクション。2023年3月26日閲覧。