面对疾风吧！ 风噪产生的原理及建模分析

一般而言湍流中产生的声信号可以分解为两个部分：

• 尾缘涡脱落：在气流中的尾缘处会周期性地产生涡流。根据速度和表面的几何形状，周期性的涡流会在特定频率下产生音调。在恒定气流的情况下，这会在频谱中导致一个可测量的峰值 ，对于正常的户外风况和移动通信设备的尺寸，这个频率通常在50赫兹以下

• 边界层湍流：湍流在边界层内发生。它们在较低频率范围内产生具有主要能量的宽频谱声音。

由于风是不会突然产生，并且其速度是不会突然发生改变的，因此我们建立一个马尔科夫模型对不同风速的状态进行建模，如下所示：

然后我们通过5阶的LPC模型对非平稳信号的频谱特性进行建模，以此来模拟高风速下的噪声信号。在低风速情况下，使用白噪声占主导来生成风噪信号；而高风速情况下的声学特性更适合通过采用短信号片段(图中的码本)作为输入来生成风噪信号。我们最后看下生成的风噪效果，基本和真实的风噪接近。