Tipos de ruidos

Todos estamos acostumbrados al término ruido, el cual lo asociamos a sonidos que nos molestan, que contienen elementos que no son agradables a nosotros, como los gritos, el tráfico, multitudes, etc. pero en el mundo del auido el ruido es otro tipo de señal, como si se tratara de un oscilador.

La muy peculiar característica de una señal de ruido es que reproduce aleatoriamente las fercuencias de nuestro espectro sonoro y de igual manera a una potencia aleatoria. La forma más conocida, que todo mundo hemos escuchado en algun momento, de señal de ruido es un televisor sin recepción de señal, en la cual apreciamos una pantalla con muchos puntos grises y el característico molesto ruido.

By Mwchalmers - Created using Cnoise (a set of realtime noise generation algorithms I wrote for scientific purposes), CC BY-SA 3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=41544754

A la relación de frecuencia y potencia de cada ruido se le denomina densidad espectral y esta misma define un color a cad tipo de ruido con diferentes aplicaciones y muy común en distintas disciplinas como la físoca, acústica e ingeniería eléctrica.

Esta densidad o PSD (Power Spectral Density) define el color del ruido haciendo un paralelismo con la longitud de onda del espectro visible de colores, es decir un ruido con una distribución uniforme de frecuencias será un ruido blanco al igual que el color blanco tiene todas las frecuencias del espectro visible.

De esta forma, los infrasonidos (por debajo de 20 Hz) se equipararían al infrarrojo y los ultrasonidos (>20 KHz) con los ultravioleta. 

 

Por tanto hay una infinidad de tipos de ruidos (como de colores) pero sólo unos cuantos tipos son utilizados para estudio, estos son:

 

Ruido blanco:

 

Su PSD es constante (plano). La señal contiene todas las frecuencias y todas con la misma potencia. Por ejemplo: la potencia que contiene la señal en la banda 40 Hz - 60 Hz es igual a la contenida en la banda 4800 Hz - 4820 Hz.

Como la PSD es constante, la señal no está limitada en banda y su potencia es, teóricamente, infinita. En la práctica, se considera que una señal es blanca si su PSD es constante en la banda de frecuencia de interés en la aplicación. Una señal cuyo espectro no sea plano se dice que está coloreada.

 

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1405999

 

Ruido Rosa:

Su PSD es directamente proporcional a 1/F, o dicho de otro modo, su PSD decae 3 dB por octava a medida que subimos en frecuencia. El espectro del ruido rosa es semejante al espectro medio acumulado de la música sinfónica o de instrumentos armónicos como el piano o el órgano. 

Es el más utilizado en sonido en la calibración de equipos tales como PAs o monitores (mas incluso que el ruido blanco) ya que el oído humano necesita mayor energía para percibir sonidos graves. De hecho, el ruido rosa es percibido por el oído humano más parecido al "blanco" (con igual preponderancia de todas las frecuencias) debido a las propiedades de la membrana basilar mientras que el blanco se percibiría coloreado al azul. 

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pink_noise_spectrum.png

Ruido Marrón:

Su PSD es directamente proporcional a 1/F^2, o dicho de otra forma decae 6 dB por octava a medida que subimos en frecuencia. A veces se lo designa como "marrón" del inglés "brown" lo que puede llevar a equívoco con su verdadera naturaleza: esto no tiene nada que ver con que su espectro se equipare al color marrón, estando más cercano al rojo, sino con el científico Robert Brown que estudio el movimiento browniano. Este tipo de ruido puede ser generado por un algoritmo que simule dicho movimiento.

 

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brown_noise_spectrum.png

Ruido Azul:

Su PSD es directamente proporcional a F o dicho de otra forma se incrementa 3 dB por octava a medida que subimos en frecuencia. En computación gráfica, el término "ruido azul" se usa a veces para describir ruido con muy poca potencia en baja frecuencia y con PSD creciente y suave. Este tipo de ruido se usa entonces en técnicas de tramado (Mitchell, 1987).

 

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_noise_spectrum.png

Ruido Violeta:

Su PSD es directamente proporcional a F^2.

 

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Purple_noise_spectrum.png

Ruido Gris:

Su PSD es muy similar a la curva de ponderación sofométrica. Esta curva corresponde al nivel de presión sonora que debería tener cada frecuencia para que todas fuesen percibidas con la misma intensidad aparente (mismo volumen) por el oído humano. Por ejemplo, si tenemos dos tonos (dos ondas acústicas simples) de la misma potencia, pero uno de 220 Hz y otro de 2200 Hz, el segundo será mucho más "hiriente" para el oído; se percibirá con una intensidad aparente mucho mayor.

Por lo anterior, desde el punto de vista auditivo, el ruido gris es el auténtico ruido blanco, puesto que todas sus frecuencias son percibidas por el oído con la misma intensidad aparente. 

Dominio público, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gray_noise_spectrum.png