مدل کردن دقيق نويز راهی است برای طبقه بندي[1] مناسب سيگنال نويزی و بهبود آن. يکی از مفيدترين ابزار برای شناخت ساختار فرآيند نويز استفاده از طيف فرکانسی آن ميباشد.
نويزهای محيطی را از نظر طيفی ميتوان به چهار دسته تقسيم کرد که عبارتند از:
1- نويز متناوب 2- نويز ضربهای 3- نويز پهن باند 4- تداخل صحبت
2-3-1 نويز متناوب
نويز متناوب با قلّه‌های طيفی باريک و گسسته که نوعاً تعداد آنها ميتواند بسيار زياد باشد، مشخّص ميشود. منبع عمده اين نويز، صدای ماشينهای گردنده مثل موتور اتومبيل يا هواپيما يا متههای برقی است. اگر مؤلّفه‌های نويز متناوب بهدقّت تخمين زده شده باشند، ميتوان با استفاده از فيلتر آنها را حذف کرد. سه نوع فيلتر برای حذف نويز متناوب پيشنهاد شده است، که عبارتند از: فيلترهای ايستان[2]، فيلترهای وفقی و تکنيکهای تبديل فوريه. مرجع [7] روشهای حذف نويز متناوب را به طور مشروح توصيف کرده است.
2-3-2 نويز ضربه‌اي[3]
نويز ضربهای شامل پالسهای ON/OFF نويز کوتاه مدت ميباشد و از منابع توليد آن ميتوان به قطع و وصل کليدهای برق، حرکت ناگهانی ميکروفون، صوت ناشی از جرقه و غيره اشاره کرد. اين نويز را ميتوان به صورت مجموعهای از توابع ضربه در حوزة زمان مدل کرد. برای حذف اين نويز ميتوان از يک فيلتر نويز ضربهای نظير فيلتر ميانه[4] استفاده کرد. راه بهتر، يافتن موقعيت پالسهای نويز و تصحيح “فقط” نمونه‌های خراب شده، است. اين استراتژی از پردازش غير ضروری و لطمه زدن به کيفيت بخش نسبتاً بزرگ نمونه‌ها که از اثر نويز ضربهای مصون مانده جلوگيری ميکند[4][8].
- نويز پهن باند
نويز پهن باند را ميتوان به دو دسته نويز سفيد و نويز رنگی تقسيم کرد. نويز سفيد شامل سيگنالهايی است که دارای مؤلّفة ناهمبسته با يکديگر بوده و دارای تابع خودهمبستگی ضربه ميباشند و از لحاظ رياضی دارای طيف فرکانسی نامحدود است، ولی در عمل به نويزهايی اطلاق ميشود که در پهنای باند محدود شده مورد نظر مثلا Hz50 تا kHz7دارای طيف توان ثابتی باشند. نويز رنگی به نويزهای پهن باندی اطلاق ميشود که دارای طيف “غير سفيد” باشند. اکثر نويزهای محيطی به اين دسته تعلق دارند. از منابع عمده آن ميتوان به سروصدای خيابان(اتومبيلها)، صدای باد، بادبزن تهويه، عبور هواپيما، باز و بسته شدن دربها و … اشاره کرد. انرژی طيف نويز رنگی بيشتر در فرکانسهای پايين قرار دارد.
وقتی که نويز مزاحم پهن باند باشد، مؤلّفه‌های نويز در سراسر طيف ظاهر ميشوند و فيلتر کردن و تکنيکهای مربوط به حذف نويز متناوب قابل استفاده نيستند و بايستی از روشهای ديگر استفاده نمود. در بخش 2-5 روشهای عمده کاهش نويز پهن باند مورد بررسی قرار ميگيرد.
2-3-4 نويز حاصل از تداخل سيگنالهای صحبت
اين نويز به دليل اينکه از نظر پهنای باند طيفی و ايستان بودن با سيگنال اصلی يکی بوده و مشخّصه آن شبيه سيگنال اصلی است از بدترين نويزهای اضافه شونده به سيگنال صحبت بوده و فرض ايستان بودن صحبت که فاکتور مهمی در حذف نويز است، در اينجا قابل استفاده نيست. در اينجا از خواص ديگر صحبت مثل دورة تناوب گام آن استفاده ميشود و عمدتاً اين نويز را با روشهای چند کاناله حذف ميکنند[1][12-10].
[1] Classification
[2] Stationary Filters
[3] Impulsive Noise
[4] Median Filter