Ruido (procesamiento de señales)

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

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

La reducción de ruido , es decir, la recuperación de la señal original a partir de una señal distorsionada por el ruido, es un objetivo muy común en el diseño de sistemas de procesamiento de señales, especialmente de filtros . Los límites matemáticos para la eliminación de ruido vienen establecidos por la teoría de la información .

El ruido en el procesamiento de señales se puede clasificar según sus propiedades estadísticas (a veces llamadas el " color " del ruido) y según cómo modifica la señal prevista:

• El ruido aditivo se añade a la señal prevista.
  • Ruido blanco
    • Ruido gaussiano blanco aditivo
  • Ruido negro
  • ruido gaussiano
  • Ruido rosa o ruido de parpadeo , con un espectro de potencia de 1/ f.
  • Ruido browniano , con espectro de potencia 1/ f² ^.
  • Ruido gaussiano contaminado , cuya función de densidad de probabilidad es una mezcla lineal de funciones de densidad de probabilidad gaussianas.
  • Ruido de ley de potencias
  • ruido de Cauchy
• El 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 descargas electrostáticas.
• Ruido transitorio , un pulso corto seguido de oscilaciones decrecientes.
• Ruido en ráfaga , potente pero solo durante intervalos cortos.
• Ruido de fase , desplazamientos temporales aleatorios en una señal.

El ruido puede aparecer en señales de interés para diversos campos científicos y técnicos, a menudo con características específicas:

• Ruido (de audio) , como un "silbido" o un "zumbido", en las señales de audio.
  • Ruido de fondo , debido a sonidos espurios durante la captura de la señal.
  • Ruido de confort , añadido a las comunicaciones de voz para llenar los espacios de silencio.
  • Ruido inducido electromagnéticamente , ruido audible debido a vibraciones electromagnéticas en sistemas que involucran campos electromagnéticos.
• Ruido (video) , como "nieve"
• Ruido (de radio) , como la "estática", en las transmisiones de radio.
• El ruido de la imagen afecta a las imágenes, generalmente a las digitales.
  • Ruido de sal y pimienta o ruido de picos, píxeles muy oscuros o muy claros dispersos.
  • Ruido de patrón fijo , vinculado a sensores de píxeles.
  • Ruido de sombra , que se hace visible al aumentar el brillo o el contraste.
  • Ruido de moteado , típico de las imágenes de radar y los interferogramas.
  • Granulado 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 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 Barkhausen, en la fuerza de un ferromagneto
  • Salpicadura espectral o ruido de conmutación, causado por la conmutación de encendido/apagado del transmisor.
  • Ruido de fondo , que aparece en el terminal de tierra de los equipos 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 remanente del Big Bang.

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. Estas 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 (imágenes) , 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.
• Nivel de ruido
• Margen de ruido , cuánto excede una señal 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 haz láser
• Temperatura de ruido de la antena , medida del ruido en las antenas 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 al ruido, intensidad de un objetivo cuando el nivel de señal a ruido es 1 ^{[ 2 ]}
• Resistencia de ruido equivalente , una medida de ruido basada en una resistencia equivalente.
• Densidad de ruido portador-receptor , relación entre la potencia portadora recibida y el ruido del receptor.
• Relación portadora-densidad de ruido ,
• Relación señal-ruido espectral
• Temperatura de ganancia a ruido de la antena , una medida del rendimiento de la antena.
• Relación contraste-ruido , una medida de la calidad de la imagen.
• Huella de ruido , firma estadística del ruido ambiental para su supresión.
• Ruido equivalente de modulación por código de pulsos , medida del ruido mediante comparación con el ruido de cuantificación PCM.

Casi todas las técnicas y dispositivos de procesamiento de señales tienen alguna relación 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 radioeléctrico utilizada para calibrar radiotelescopios.
• Fórmulas de Friis para el ruido en las telecomunicaciones
• La reflectometría en el dominio del ruido utiliza señales existentes para detectar fallos en los cables.
• Espectroscopia molecular heterodina óptica mejorada por cavidad inmune al ruido

• Ruido (electrónica)
• La estadística de relación señal/ruido es una fórmula matemática para medir la diferencia entre dos valores en relación con sus desviaciones estándar.