Вычисление SNR

quwy · Регистрация: 13.02.2013

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Всем привет.

Есть тут знающие люди, которые подскажут алгоритм измерения SNR?

Сейчас делаю так:
1. Раскладываю буфер по Фурье
2. Вычисляю модули амплитуд спектральных составляющих по формуле sqrt(sqr(buf[even]) + sqr(buf[odd])) / Count
3. Суммирую амплитуду всех спектральных составляющих кроме контрольной
4. Делю амплитуду контрольной частоты на сумму из предыдущего пункта

В качестве источника сигнала у меня сгенерированный звуковым редактором файл, в котором смешан синус 1000 Гц с амплитудой 0.2 (контрольная частота) и белый шум с той же амплитудой:

На спектре, который строит моя программа, это выглядит так:

Как видно, амплитуда контрольной частоты соответствует заданному уровню. Шумы размазаны по спектру и их почти не видно.

Но результат расчета SNR получается в районе 0.03, хотя должен быть равен единице. То есть суммарная амплитуда шумовых составляющий намного выше, чем амплитуда контрольного сигнала. Хотя если судить по уровню контрольного сигнала на спектре, вычисляется амплитуда правильно, утечки тоже почти нет.

Куда копать?

@i8085 · 07.03.2025, 02:02

Что такое

Сообщение от quwy

/ Count

в расчёте модуля амплитуды спектральной составляющей?

@ViktorArs · 07.03.2025, 08:22

Сообщение от quwy

То есть суммарная амплитуда шумовых составляющий намного выше, чем амплитуда контрольного сигнала.

Это что значит? Вы сумму всех частот делите на одну частоту? (топорно формулировал, но думаю ясно)

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от quwy

Но результат расчета SNR получается в районе 0.03, хотя должен быть равен единице.

Как определили что д.б. равен 1?

quwy · 07.03.2025, 14:06 **[ТС]**

Сообщение от i8085

Что такое

Нормализация амплитуд, чтобы результаты разложения были в диапазоне от 0 до 1.
Правда, тут забыл дописать, что еще на 2 умножается, т.к. обрабатывается половина спектра (вторая половина -- зеркальная и ее игнорируем):

$https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?2\frac{\sum_{0}^{count/2-1}\sqrt{{buf[even]}^{2}+{buf[odd]}^{2}}}{count}$

Не по теме:

был же когда-то нормальный редактор формул, теперь эта неюзабельная хрень

Сообщение от ViktorArs

Вы сумму всех частот делите на одну частоту?

Грубо говоря -- да (на самом деле там некоторая полоса частот, плюс вычитаю шумы из-под полезного сигнала и плюсую их к остальным шумам, но это на результат влияет не сильно).

Сообщение от ViktorArs

Как определили что д.б. равен 1?

Я сам сформировал исходный сигнал из синусоиды и шума равных амплитуд.

Добавлено через 7 минут
А вопрос решен, я забыл в квадрат взять элементы спектра перед суммированием. То есть просуммировал амплитуды, а не мощности. После добавления квадратов отношение стало стремиться к 1.

@i8085 · 07.03.2025, 16:41

Что такое

Сообщение от quwy

/ Count

в расчёте модуля амплитуды спектральной составляющей?

Сообщение от quwy

Нормализация амплитуд

Как вы считаете Count?

quwy · 07.03.2025, 19:29 **[ТС]**

Сообщение от i8085

Как вы считаете Count?

Это количество элементов спектра на выходе FFT.

@i8085 · 07.03.2025, 20:50

Сообщение от quwy

количество элементов

Количество точек в буфере, что ли? Или количество чего? Как считается Count? Чему равен в вашем примере?

@ViktorArs · 07.03.2025, 22:40

Сообщение от quwy

Грубо говоря -- да (на самом деле там некоторая полоса частот, плюс вычитаю шумы из-под полезного сигнала и плюсую их к остальным шумам, но это на результат влияет не сильно).

Даже если просто в вики посмотрть, там написано - "среднеквадратичное". Хотя что-то подобное вы после написали. Так СКВ или нет?

Сообщение от quwy

Я сам сформировал исходный сигнал из синусоиды и шума равных амплитуд.

Что такое шум с амплитудой к примеру 5 вольт? Чисто мое мнение амплитуда и шум вещи не особо совместимые. Однако в понятие такое вводится. Но возникает вопрос и как же конкретно вы его задавали? Если согласно определению, которое всетаки имеет место, то вероятно 1 не получится. Хотя справедливости ради надо сказать, что никогда этим вопросом не занимался, и не рассчитывал. Чисто интуитивные рассуждения.

@i8085 · 07.03.2025, 23:09

Сообщение от ViktorArs

шум с амплитудой ... то вероятно 1 не получится

Сойдётся только если суммировать амплитуды всех гармоник этого шума, гармоник во всей полосе частот, занимаемой этим шумом. Если шум нарисован, то его ширина спектра скорее всего бесконечна, а при FFT будет выделена только заданная шириной окна полоса частот, и это условие не выполнится, сумма ничему соответствовать не будет.

@ViktorArs · 09.03.2025, 18:16

Ия о том же, только не столь научно и внятно

quwy · 10.03.2025, 15:00 **[ТС]**

Сообщение от i8085

Количество точек в буфере, что ли?

Да.

Сообщение от ViktorArs

Так СКВ или нет?

Квадратичное усреднение используется для преобразования комплексного спектра в реальный. Далее суммирую квадраты полученных элементов спектра в полосе сигнала, квадраты элементов за пределами полосы. Делю первое на второе, получаю С/Ш.

Все, что я изначально сделал неправильно -- это забыл возвести каждый элемент в квадрат перед суммированием.

Сообщение от ViktorArs

Что такое шум с амплитудой к примеру 5 вольт? Чисто мое мнение амплитуда и шум вещи не особо совместимые.

В стартовом сообщении есть примеры волн. Сигнал, шум, и результат смешивания.

Сообщение от i8085

Если шум нарисован, то его ширина спектра скорее всего бесконечна, а при FFT будет выделена только заданная шириной окна полоса частот, и это условие не выполнится, сумма ничему соответствовать не будет.

Ширина спектра именно "нарисованного" шума жестко ограничена частотой дискретизации. Это не оцифровка реального шума без ФНЧ.

Результат работы алгоритма на скрине (входной сигнал из первого сообщения), мне этого более чем достаточно.

@ViktorArs · 10.03.2025, 21:13

Сообщение от quwy

В стартовом сообщении есть примеры волн. Сигнал, шум, и результат смешивания.

Я к тому, что бывает синус с амплитудой. Бывает меандр с амплитудой. А шум - это хаотично совершаемые колебания. Параметра частоты нет. Параметра амплитуды (имхо) тоже нет. Шум определяется статистическими характеристиками.
PS: Хотя повторю, про амплитуду, это я так считаю, но в учебниках определенное понятие амплитуды шума встречается.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от quwy

мне этого более чем достаточно

@u235 · 11.03.2025, 06:27

ViktorArs, это у гауссовского белого шума нет амплитуды, а, например, у белого шума с равномерным распределением - есть.

@ViktorArs · 11.03.2025, 08:07

Да понятно. Просто у меня к этому отношение не очень. Любой шум - понятие статистическое, и применение к нему понятий четко детерминированных вызывает диссонанс.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Модель заражения группы наркоманов alhaos 17.04.2026 Условия задачи сформулированы тут Суть: - Группа наркоманов из 10 человек. - Только один инфицирован ВИЧ. - Колются одной иглой. - Колются раз в день. - Колются последовательно через. . .	Мысли в слух. Про "навсегда". kumehtar 16.04.2026 Подумалось тут, что наверное очень глупо использовать во всяких своих установках понятие "навсегда". Это очень сильное понятие, и я только начинаю понимать край его смысла, не смотря на то что давно. . .	My Business CRM MaGz GoLd 16.04.2026 Всем привет, недавно возникла потребность создать CRM, для личных нужд. Собственно программа предоставляет из себя базу данных клиентов, в которой можно фиксировать звонки, стадии сделки, а также. . .	Знаешь почему 90% людей редко бывают счастливыми? kumehtar 14.04.2026 Потому что они ждут. Ждут выходных, ждут отпуска, ждут удачного момента. . . а удачный момент так и не приходит.
Фиксация колонок в отчете СКД Maks 14.04.2026 Фиксация колонок в СКД отчета типа Таблица. Задача: зафиксировать три левых колонки в отчете. Процедура ПриКомпоновкеРезультата(ДокументРезультат, ДанныеРасшифровки, СтандартнаяОбработка) / / . . .	Настройки VS Code Loafer 13.04.2026 { "cmake. configureOnOpen": false, "diffEditor. ignoreTrimWhitespace": true, "editor. guides. bracketPairs": "active", "extensions. ignoreRecommendations": true, . . .	Оптимизация кода на разграничение прав доступа к элементам формы Maks 13.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на нетиповом документе, разработанного в конфигурации КА2. Задачи, как таковой, поставлено не было, проделанное ниже исключительно моя инициатива. Было так:. . .	Контроль заполнения и очистка дат в зависимости от значения перечислений Maks 12.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа "ПланированиеПерсонала", разработанного в конфигурации КА2. Задача: реализовать контроль корректности заполнения дат назначения. . .

quwy Native x86 6859 / 3791 / 1026 Регистрация: 13.02.2013 Сообщений: 11,861

	Вычисление SNR 07.03.2025, 01:31. Показов 2407. Ответов 13 Метки fft, snr (Все метки) Всем привет. Есть тут знающие люди, которые подскажут алгоритм измерения SNR? Сейчас делаю так: 1. Раскладываю буфер по Фурье 2. Вычисляю модули амплитуд спектральных составляющих по формуле sqrt(sqr(buf[even]) + sqr(buf[odd])) / Count 3. Суммирую амплитуду всех спектральных составляющих кроме контрольной 4. Делю амплитуду контрольной частоты на сумму из предыдущего пункта В качестве источника сигнала у меня сгенерированный звуковым редактором файл, в котором смешан синус 1000 Гц с амплитудой 0.2 (контрольная частота) и белый шум с той же амплитудой: На спектре, который строит моя программа, это выглядит так: Как видно, амплитуда контрольной частоты соответствует заданному уровню. Шумы размазаны по спектру и их почти не видно. Но результат расчета SNR получается в районе 0.03, хотя должен быть равен единице. То есть суммарная амплитуда шумовых составляющий намного выше, чем амплитуда контрольного сигнала. Хотя если судить по уровню контрольного сигнала на спектре, вычисляется амплитуда правильно, утечки тоже почти нет. Куда копать? 0

@ViktorArs 173 / 141 / 36 Регистрация: 09.01.2018 Сообщений: 1,073
	09.03.2025, 18:16
	Ия о том же, только не столь научно и внятно 0

@u235 5521 / 2874 / 571 Регистрация: 07.11.2019 Сообщений: 4,767
	11.03.2025, 06:27
	ViktorArs, это у гауссовского белого шума нет амплитуды, а, например, у белого шума с равномерным распределением - есть. 0

@ViktorArs 173 / 141 / 36 Регистрация: 09.01.2018 Сообщений: 1,073
	11.03.2025, 08:07
	Да понятно. Просто у меня к этому отношение не очень. Любой шум - понятие статистическое, и применение к нему понятий четко детерминированных вызывает диссонанс. 0