從正式和非正式的教育開(kāi)始，直至幾乎所有的工程項(xiàng)目，工程師們都認(rèn)識(shí)到噪聲一直是個(gè)潛在問(wèn)題，即使對(duì)于數(shù)字設(shè)計(jì)也是如此。噪聲有許多類(lèi)型和特征，其中包括高斯 （Gaussian） 噪聲、白噪聲，萊斯 （Rician） 噪聲、粉噪聲、1 / f、脈沖噪聲、散粒噪聲、約翰遜-奈奎斯特 （Johnson-Nyquist） 噪聲、循環(huán)平穩(wěn)噪聲、熱噪聲和量化噪聲。

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通常，噪聲的“引入”路徑可分為三大類(lèi)：

嵌入進(jìn)有用信號(hào)中的噪聲，例如調(diào)制信號(hào)上的靜電干擾。

與有用信號(hào)無(wú)關(guān)但進(jìn)入系統(tǒng)的噪聲，例如由EMI / RFI傳導(dǎo)或輻射而產(chǎn)生的噪聲。

電路及其組件內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲。

噪聲已成為許多設(shè)計(jì)中的限制因素。它會(huì)降低信噪比（SNR）并增加誤碼率（BER），這可能會(huì)迫使傳輸重新進(jìn)行，以及限制模擬通道或降低系統(tǒng)的靈敏度。正如一位項(xiàng)目經(jīng)理曾經(jīng)對(duì)我打趣說(shuō)：“如果不用處理噪聲，我們的難題能少一半。”

從“噪聲是個(gè)麻煩”這一重要且反復(fù)存在的教訓(xùn)后果來(lái)看，很難想象噪聲有一天會(huì)成為一件好事。但是，現(xiàn)實(shí)情況是，在某種“柔道式”的操作方式中，噪聲可能是有益的，可以利用噪聲的“缺點(diǎn)”來(lái)創(chuàng)造“好處”。

怎么創(chuàng)造？我可以想到以下情況：

通過(guò)將隨機(jī)噪聲“抖動(dòng)”添加到數(shù)字化信號(hào)中，執(zhí)行多次模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行一些基本的統(tǒng)計(jì)分析，有可能可以將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率提高到其物理額定值之外。當(dāng)然，會(huì)存在一些局限性和權(quán)衡問(wèn)題，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換期間數(shù)字化信號(hào)必須是穩(wěn)定的。并且，進(jìn)行更高分辨率轉(zhuǎn)換的時(shí)間等于基本模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間乘以轉(zhuǎn)換周期數(shù)。

將機(jī)械噪聲（也稱(chēng)為抖動(dòng)）添加到諸如伺服閥之類(lèi)的器件中，通常可以防止閥芯的啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)中靜摩擦的阻礙。這個(gè)抖動(dòng)是一個(gè)添加到閥控信號(hào)中的低振幅信號(hào)，通常在100 Hz至1000 Hz之間，可使閥芯始終保持活動(dòng)。難點(diǎn)是添加剛剛好的抖動(dòng)來(lái)防止靜摩擦，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)樘砑拥锰嘁灾劣谑归y嚴(yán)重錯(cuò)位，從而導(dǎo)致對(duì)流體流量失去控制。

有時(shí)需要將噪聲故意添加到信號(hào)通道中，以使用戶(hù)知道系統(tǒng)已打開(kāi)并且正在工作，而非連接中斷。當(dāng)1990年代數(shù)字蜂窩GSM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以取代已有的模擬蜂窩系統(tǒng)時(shí)，讓用戶(hù)感到不安的是，當(dāng)沒(méi)有人講話(huà)時(shí)，音頻通道有時(shí)會(huì)是完全安靜的，于是他們真的會(huì)掛斷電話(huà)再打一次。

解決方案是在接收端添加“舒適噪聲”，這是一種合成背景噪聲，用來(lái)彌補(bǔ)信號(hào)傳輸中的“無(wú)聲”。出于相同的原因，一些IP語(yǔ)音（VoIP）鏈路中也使用了舒適噪聲。此舒適噪聲以較低但可以聽(tīng)見(jiàn)的音量水平呈現(xiàn)，音量通常根據(jù)接收信號(hào)的平均音量而調(diào)整，從而最大程度地減少刺耳的音頻傳輸。為此甚至還存在一個(gè)推薦標(biāo)準(zhǔn) - ETSI TS 100 96，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了如何產(chǎn)生以及產(chǎn)生多少這種噪聲。

噪聲也可以用作加密系統(tǒng)中的編碼密鑰，只要發(fā)送方和接收方可以訪問(wèn)相同的隨機(jī)序列和時(shí)序。這種加密噪聲可以是相對(duì)容易創(chuàng)建和重建的偽隨機(jī)序列，也可以是使用諸如約翰遜噪聲、電子運(yùn)動(dòng)、光子的量子性質(zhì)，甚至核衰變等現(xiàn)象的真正隨機(jī)序列。

用這種方式使用隨機(jī)噪聲的想法并不新穎。 SIGSALY系統(tǒng)在第二次世界大戰(zhàn)中被用于干擾羅斯?？偨y(tǒng)和丘吉爾首相之間的通話(huà)。噪聲源是一個(gè)78 rpm的錄音，伴隨真空管隨機(jī)噪聲，僅有兩個(gè)副本，通話(huà)連接的兩端各一個(gè)。而連接兩端的電唱機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)同步是個(gè)大難題。關(guān)于SIGSALY有著一個(gè)非常詳細(xì)的討論，但我們很難將它涉及到的硬件都描繪出來(lái)。每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)都由30多個(gè)全高19英寸的機(jī)架和四個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)組成。重達(dá)50，000公斤，耗能30千瓦，并有特殊的空調(diào)要求。

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可以將噪聲添加到電動(dòng)和混合動(dòng)力車(chē)輛中。因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)（EV）和混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）在電動(dòng)模式下的特征之一是它們?cè)诘退傩旭倳r(shí)幾乎無(wú)噪聲。這可能會(huì)使周?chē)男腥嘶蝌T自行車(chē)的人，尤其是有視力障礙的人感到不安，甚至導(dǎo)致危險(xiǎn)。于是，在美國(guó)和全球范圍內(nèi)，現(xiàn)在這些汽車(chē)都被要求（通過(guò)逐步實(shí)施，現(xiàn)已被推遲），當(dāng)以低于30 公里/小時(shí)或18.6 mph的速度行駛時(shí)，發(fā)出指定響度和頻譜的噪聲。還有一份由美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）提供的長(zhǎng)達(dá)137頁(yè)的環(huán)境評(píng)估報(bào)告。也許憤世嫉俗的人會(huì)說(shuō)，制造非常安靜的車(chē)輛就是“吃力不討好”。

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當(dāng)然，這里僅列出幾個(gè)有用噪聲的示例。高斯噪聲、白噪聲、粉噪聲和其它噪聲頻譜都可以用于掩蓋令人不快的聲音，遮掩或模糊圖像，以及隱藏其它信息。您曾經(jīng)是否故意使用聲音、電或其它噪聲來(lái)解決、掩蓋或處理麻煩？您是否對(duì)“噪聲都是有害的”先入觀念有所改變？請(qǐng)分享你的想法和經(jīng)驗(yàn)。
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