主要内容

dsp.ColoredNoise

カラードノイズ信号生成

说明

dsp.ColoredNoise系统对象™ は、周波数全体で1/|F|αのパワー スペクトル密度 (PSD) をもつカラード ノイズ信号を生成します。周波数の逆べき乗 α には、区間[[-2 2]ののをできますオブジェクトでされるノイズのタイプは,,たたた颜色に応じてます。颜色'custom'に設定すると、非逆时针プロパティを使ってノイズのパワー密度を指定できます。

生成さ信号サイズと型のプロパティは,SampleSperframe数字,およびOutputDataTypeの各に応じ异なります。

このオブジェクトでは、既定の MATLAB®ランダムストリームであるRandStreamが使用されます。反復可能なシミュレーションの既定のストリームをリセットします。

カラード ノイズ信号を生成するには、次のようにします。

  1. dsp.ColoredNoiseオブジェクトをしそ​​のプロパティ设定します。

  2. 关数とに引数指定してを呼び出します。

系统对象の機能の詳細については、系统对象とはを参照してください。

作成

说明

CN=dsp.ColoredNoiseは,カラード ノイズ オブジェクトCNを作成します。このオブジェクトは、一度に 1 サンプルまたは 1 フレームのノイズ信号を出力し、周波数全体で1/|F|αのスペクトラル特性を持ちます。α の標準値は α = 1 (ピンク ノイズ) と α = 2 (ブラウニアン ノイズ) です。

CN= dsp.colorednoise(名称,价值は指定されたそれぞれのプロパティを指定された値に設定して、カラード ノイズ オブジェクトを作成します。各プロパティ名を一重引用符で囲みます。

例:dsp.ColoredNoise('Color','pink');

CN= dsp.ColoredNoise(POW,SAMP,NUMCHAN,名称,价值は,非逆时针プロパティをpow、SampleSperframeプロパティをsamp、数字プロパティをnumChan に設定して、カラード ノイズ オブジェクトを作成します。

例:dsp.ColoredNoise(1,44.1e3,1,'outputDatatype','single');

CN= dsp.colorednoise(color,samp,numChan,名称,价值は,颜色プロパティを颜色,SampleSperframeプロパティをsamp、数字プロパティをnumChan に設定して、カラード ノイズ オブジェクトを作成します。

例:dsp.Colorednoise('pink',1024,2,'outputdatatepe','single');

プロパティ

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特に指定がない限り、プロパティは "調整不可能"です。オブジェクト呼び出し后に値ことはできません。オブジェクトオブジェクトは呼び出すととロックされれ,,,ロック发布を使用し。

プロパティが“调整”の場合、その値をいつでも変更できます。

プロパティ値変更の详细,,系统对象をmatlabでででシステム设计设计设计を参照してください。

ノイズの色。次のいずれかに指定します。各色は生成されたノイズシーケンスの特定の周波数の逆べき乗に関連付けられています。

  • '粉色的'- 周波数べきααは乘乘になり。。。。

  • '白色的'- α= 0。

  • '棕色的'- α=2。

  • '蓝色的'–– α = -1.アジュール ノイズとも呼ばれます。

  • '紫色的'–– α = -2.バイオレット ノイズとも呼ばれます。

  • 'custom'–– カスタムの周波数の逆べき乗をもつノイズの場合、α は非逆时针プロパティのになります。

    非逆时针。α には区間 [-2,2这是给予的内の任意の値を指定できます。

周波数逆べきα。区间区间[[-2 2]の実数スカラーで指定します。逆指数はランダム過程の PSD を1/|F|αとして定义ます。。0より非逆时针F = 0で性()(极)をもつをもつノイズささます。これらこれらの过程では长期记忆记忆性性性がが非逆时针のによっての相关があるインクリメントもつハイパスが生成れますますます。これらこれらこれらののプロセスはは反持続持続的的とれれます。特殊特殊

  • 1- - ピンクノイズ

  • 2- - ブラウンブラウンレッドノイズブラウニアンノイズノイズ

  • 0–– 平坦な PSD をもつホワイト ノイズ過程

  • -1- - ブルーブルーまたはノイズノイズ

  • -2–– バイオレット ノイズの紫

周波数関数としてのパワーの両対数プロットでは、このオブジェクトで生成された過程は傾斜が –α に等しい線形関係の近似を示します。

例:1。2

例:-1.4

依存关系

このプロパティは颜色'custom'に設定した場合にのみ適用されます。

出力チャネルあたりのサンプル数。正の整数で指定します。このプロパティにより信号の行数が決まります。

例:512

出力チャネル。で指定しますこのにより信号の列数决まります。

例:5

例:25

乱数ストリーム。次いずれかにし。。。

  • “全球流”–– 正規分布の乱数発生に現在のグローバル乱数ストリームが使用されます。

  • 'mt19937ar with seed'- 正规分布乱数にににmt19937arアルゴリズムアルゴリズム使用れ关数关数关数重置は,乱数をseedプロパティのに再化します。

mt19937ar乱数ストリーム器アルゴリズムシード。のでで指定关数关数关数重置は,乱数をseedプロパティのに再化します。

例:3

例:34

依存关系

このプロパティは,RandomStreamプロパティを'mt19937ar with seed'に設定した場合にのみ適用されます。

データ::双倍的

出力 ++1〜-1になるになるに指定ます以下を指定し。。

  • true- - ノイズ生成するランダムが一様に。。。颜色'白色的'に设定れ场合,ランダムソースソースにには适用适用さされれませんません。ががががががががががががががががががががががが颜色が他のオプションに設定されている場合、カラー フィルターがランダム ソースの出力に適用され、絶対最大出力が1を超えゲインになり。。

  • 错误的- - 内部ソースガウス型なりますの制限がなくなり。。

データ::逻辑

出力のデータ。'双倍的'または'single'を指定し。

使用法

说明

noiseOut=CN(()は,ノイズデータののつのつのサンプルまたはまたはつのフレーム出力出力ます。。

出力引数

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カラード ノイズ出力。ベクトルまたは行列で返されます。SampleSperframe数字,およびOutputDataTypeの各プロパティは、出力のサイズとデータ型を指定します。

例:[[0.5377; 2.1027; -1.1403; 0.5885; 0.6229; -0.8971; -0.7435; -0.7435; -0.0588; 3.458; 4.4537; 4.4537这是给予的

オブジェクト关数

オブジェクト关数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、OBJという名前の System object のシステム リソースを解放するには、次の構文を使用します。

释放(OBJ)

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step 系统对象のアルゴリズムの実行
发布 リソースを解放し、系统对象のプロパティ値と入力特性の変更を可能にします。
重置 系统对象の内部状態のリセット

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メモ:r2016a以前リリースをして,のオブジェクトの呼び出し等価等価なstep构文でてください。,,OBJ((x)step(obj,x)になります。

この例で,ピンクがオクターブ帯域で等しいパワーをもつもつことをを说明し

長さが 44100 サンプルのピンク ノイズの単一チャネル信号を生成します。再現性のある結果を得るために、乱数発生器を既定の状態に設定します。

pinknoise = dsp.Colorednoise(1,44.1e3,1);RNGdefault;x = pinkNoise();

44.1 kHzにににますますますますますますしししししし6.400-12.8 kHzででで终了する各帯域でパワーパワーをを测定

BeginFreq = 100;EndFreq = 200;计数= 1;freqinterval =零(7,2);pwr =零(7,1);while(endFreq <= 44.1e3/2)freqinterval(count,:) = [beginfreq endfreq];pwr(count)= bandpower(x,44.1e3,[beginfreq endfreq]);beginfreq = endFreq;endFreq = 2*endFreq;count = count+1;结尾Pwr = Pwr(:); table(freqinterval,Pwr)
ans =7×2桌freqinterval PWR ________________________________________________________________________________________________00 0.24 0.240.240.24 0.240.240.240.240.240.240.240.240.250.240.250.250.250.25 0.250.250.250.250.250.250.252.25200 0.2523,32,3200 0.26828 6400 12800 0.25211

ピンク ノイズは各オクターブ帯域でほぼ等しいパワーをもっています。

前述のコードを“逆弗雷克型”を0にして再実行すると、ホワイト ノイズ信号が生成されます。ホワイト ノイズ信号は平坦なパワー スペクトル密度、つまり単位周波数ごとに等しいパワーをもっています。再現性のある結果を得るために、乱数発生器を既定の状態に設定します。

whitenoise = dsp.colorednoise(0,44.1e3,1);RNGdefault;x = whiteNoise();

44.1 kHzにににますますますますますますしししししし6.400-12.8 kHzででで终了する各帯域でパワーパワーをを测定

BeginFreq = 100;EndFreq = 200;计数= 1;while(endFreq <= 44.1e3/2)freqinterval(count,:) = [beginfreq endfreq];pwr(count)= bandpower(x,44.1e3,[beginfreq endfreq]);beginfreq = endFreq;endFreq = 2*endFreq;count = count+1;结尾Pwr = Pwr(:); table(freqinterval,Pwr)
ans =7×2桌Freqinterval Pwr _____________ _________ 100 200 0.0031417 200 400 0.0073833 400 800 0.017421 800 1600 0.035926 1600 3200 0.071139 3200 6400 0.15183 6400 12800 0.28611

ノイズは数にほぼ等しいパワーをもつため,ににははパワーパワーががが不均不均一分布分布ししてていいます。。オクターブ帯域帯域幅幅幅幅周波数数数数増加増加増加にににににホワイトノイズは上升し。。

メモ:r2016a以前リリースをして,のオブジェクトの呼び出し等価等価なstep构文でてください。,,OBJ((x)step(obj,x)になります。

2048年サンプルサンプルのピンク信号信号をしますははははははははははははははですですです。ののラップセグメント平均平均をを使用使用使用

cn = dsp.colorednoise('粉色的',,,,“ SampleSperFrame”,2048);x = cn();FS = 1;[pxx,f] = pwelch(x,hamming(128),[],[],fs,'PSD');

psd psdをを作成作成ます。。。。。。。

psdpink = 1./f(2:END);

両対数プロットでノイズのウェルチ PSD 推定を理論上の PSD に沿って表示します。周波数軸を基底 2 の対数スケールでプロットすると、オクターブが明確に表示されます。PSD の推定値を dB 単位 ( 1 0 日志 1 0 )でプロットし。

plot(log2(F(2:end)),10*log10(Pxx(2:end))) holdon绘图(log2(f(2:end)),10*log10(psdpink),'r',,,,'行宽',2)Xlabel('log_2(Hz)')ylabel('dB') 标题('Pink Noise') 网格onlegend('PSD estimate',,,,“理论粉红色噪声PSD”)抓住off

图包含一个轴对象。带有标题粉红色噪声的轴对象包含2个类型线的对象。这些对象代表PSD估计值,理论粉红色噪声PSD。

メモ:r2016a以前リリースをして,のオブジェクトの呼び出し等価等価なstep构文でてください。,,OBJ((x)step(obj,x)になります。

颜色を'棕色的'数字2ににて,,,チャネルのノイズを生成し。。

cn = dsp.colorednoise('棕色的',,,,“ SampleSperFrame”,2048年,。。。“数字”,2);x = cn();子图(2,1,1)图(x(:,1));标题('频道1');一个xis紧的;子图(2,1,2)图(x(:,2));标题(“频道2”);一个xis紧的;

图包含2个轴对象。带标题通道1的轴对象1包含一个类型行的对象。带有标题通道2的轴对象2包含类型线的对象。

サンプリング周波はははですです両方のチャネルウェルチウェルチウェルチウェルチ推定推定推定取得します。。。。点点点pwelchの4番目番目引数nfftは空です。したがって、nfft256ににさます。偶数偶数ののののののの,,,,推定推定推定推定计算ににに使わ使わ使わ使われるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるれるはは

FS = 1;pxx =零(129,大小(x,2));为了nn = 1:size(x,2) [Pxx(:,nn),F] = pwelch(x(:,nn),hamming(128),[],[],Fs,'PSD');结尾

psdををを作成します両対数数プロットののののののののののののをををををををを両ののの実现ににに沿っ沿っててててプロットプロットプロット22でプロットし。

PSDBrownian = 1./F(2:end).^2; figure; plot(log2(F(2:end)),10*log10(PSDBrownian),'K-。',,,,'行宽',2);抓住on;绘图(log2(f(2:end)),10*log10(pxx(2:end,:)));Xlabel('log_2(Hz)');ylabel('dB');gridon;legend('Theoretical PSD',,,,'频道1',,,,“频道2”);

图包含一个轴对象。轴对象包含3个类型行的对象。这些对象代表理论PSD,通道1,通道2。

メモ:r2016a以前リリースをして,のオブジェクトの呼び出し等価等価なstep构文でてください。,,OBJ((x)step(obj,x)になります。

メモ:AudioDeviceWriter系统对象™ は、MATLAB在线ではサポートれてい。。

0 db s/n比(snr)でででストリーミングストリーミングファイルファイルファイルストリーミングストリーミングしししでででピンクノイズをを追加方法方法方法をを说明说明しししますますます。。例でではは,1024サンプル1024サンプル平方根平均(rms)値値测定同じ同じ同じ同じ値値をピンクノイズをオーディオフレームとして追加し。。。

系统对象ををますファイルリーダーとカラードジェネレーターののの“ SampleSperFrame”1024ににし。。颜色を'粉色的'に设定て,ピンクをを 1 / | F | のパワー密度で生成。。

N = 1024; afr = dsp.AudioFileReader('Filename',,,,'speech_dft.mp3',,,,。。。“ SampleSperFrame”,,,,N); adw = audioDeviceWriter('SampleRate',Afr.smamplate);cn = dsp.colorednoise('粉色的',,,,“ SampleSperFrame”,,,,N);

1024サンプルサンプルストリーミングしますのののののののの値値を测定测定しし,,,长さが等しい等しいピンクピンクノイズノイズののののフレームフレームををを生成生成生成しししてててて,信号とととスケーリングさノイズをに追加し出力再生再生します。

while〜ISDONE(AFR)AUDIO = AFR();segingrms = rms(音频);噪声= cn();Noiserms = RMS(噪声);噪声=噪声*(Secemrrms/nyiserms);sigplusnoise =音频+噪声;ADW(Sigplusnoise);结尾发布((一个Fr); release(adw);

メモ:r2016a以前リリースをして,のオブジェクトの呼び出し等価等価なstep构文でてください。,,OBJ((x)step(obj,x)になります。

2チャネルノイズ生成しパワー密度を计算します。

1024サンプル1024サンプルで,,,,,,,チャネルチャネルチャネルをを生成ししします。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

pinkNoise = dsp.ColoredNoise('粉色的',1024,2);sa =光谱分析仪('SpectrumType',,,,“功率密度”,,,,。。。'Method',,,,'韦尔奇',,,,。。。“平均轨迹”,,,,'exponential',,,,。。。'ForgettingFactor',0.95,。。。“超贴”,50,'Window',,,,“锤”,,,,。。。“ plotastwosidedspectrum”,,,,F一个lse,。。。“频率计算”,,,,'日志',,,,'ylimits',[-50 30]);

30秒间秒间実行。。。

抽动whiletoc < 30 pink = pinkNoise(); sa(pink);结尾

详细

すべて展开する

アルゴリズム

次の,ノイズを生成するなプロセスを示し。。

乱数ジェネレーターガウス分布または一様分布従うホワイトノイズのの生成生成しししますます。。。。ホワイトノイズにににに适用适用さささされるれるれるれるれるカラーカラーカラーカラーカラーカラーカラーカラーカラーフィルターフィルターフィルターフィルターフィルターフィルターははははは,,,,

s (( F = l (( F | F | α

α(周波の乘乘乘)0にににフィルターストリームジェネレーターの出力出力ににれれれませんません。。。。范囲ののオプションオプションが有效有效にににににてている一様なになります。の范囲が有效になっないない场合场合,,,出力出力出力はははははガウスガウスガウスはははははははははははははははははははははは値にれいる场合,カラー乱数ストリームの出力出力に适用适用さされれますます范囲范囲オプションオプションオプションががが有效有效有效1をないにゲインゲインゲインがフィルター出力にされ。。

カラードノイズ,,αののがノイズののののににどのような影响をを与えるか,,,カラード ノイズ過程を参照してください。

63のノイズカラード乘乘乘乘がが次数はははは回帰(ar)モデル回帰モデルモデルモデルモデル使用し。。

一个 0 = 1 ,,,, 一个 k = (( k 1 α 2 一个 k 1 k ,,,, k = 1 ,,,, 2 ,,,, ,,,, 63

ピンク ノイズとブラウン ノイズは特殊なケースであり、それぞれ次数 12 および 10 の特別に調整された SOS フィルターから生成されます。これらのフィルターは、パフォーマンスが向上するように最適化されています。

周波数のべき乘αが負である場合、カラード ノイズは次数 255 の移動平均 (MA) モデルを使用して生成されます。MA の係数は、次のようになります。

b 0 = 1 ,,,, b k = (( k 1 + α 2 b k 1 k ,,,, k = 1 ,,,, 2 ,,,, ,,,, 255

パープル ノイズは 1 次フィルターから生成され、B = [1 −1] です。

適用されるカラー フィルター (ピンク、ブラウンおよびパープルを除く) の詳細については、[2]の pp. 820 ~ 822 を参照してください。

参照

[1] Beran,J。,Y. Feng,S。Ghosh和R. Kulik,长期内存过程:概率特性和统计方法。纽约:施普林格,2013年。

[2] Kasdin,N.J。“彩色噪声和随机过程的离散模拟以及1/Fα电力法噪声产生。” IEEE会议记录®,,,,Vol. 83, No. 5, 1995, pp. 802–827.

拡张机能

バージョン履歴

R2014Aで导入

参考

关数

ブロック