Finora si è parlato di segni di un ordine conoscitivo, segnature che possono essere osservate se il fenomeno in esame viene rappresentato in modo discreto, come un insieme di elementi di istanza. Se alcuni parametri individuali di questi elementi corrispondono alle statistiche di potenza, e in particolare alla legge di Zipf, possiamo supporre che per questo fenomeno l'ordine cognitivo sia una forza ordinatrice significativa, almeno in alcuni suoi aspetti. Nei nostri esempi, tali set erano le città della Russia con la loro popolazione, le parole della lingua russa con la loro frequenza, i laghi della Russia con la loro area.

Tuttavia, non sempre è possibile rappresentare il fenomeno oggetto di studio in modo discreto, come una struttura multipla costituita da singoli elementi. A volte la struttura del fenomeno in esame è poco distinguibile, tanto da non essere rappresentata come un insieme, in altri casi semplicemente non si possono ottenere informazioni statistiche di sintesi sui singoli parametri degli elementi del fenomeno. In una tale situazione, dobbiamo fare affidamento sulle caratteristiche integrali osservabili del fenomeno, tra le quali gioca un ruolo speciale rumori.

Chiamiamo rumore qualsiasi cambiamento irregolare in uno dei parametri integrali del fenomeno osservato. Ad esempio, per un fuoco ardente, tali parametri che cambiano in modo irregolare sono l'intensità del suono e l'intensità della radiazione (probabilmente ce ne sono altri) - mentre non distinguiamo quale parte del fuoco produce suono o radiazione, la prendiamo nel suo insieme . Ma esempi di rumore di varia natura possono essere forniti quanti ne vuoi: l'intensità del flusso di auto in autostrada, le quotazioni di borsa, il livello delle acque sotterranee, l'attività elettrica delle cellule, l'intensità della corrente nel conduttore, l'attività tettonica , eccetera. In ciascuno di questi esempi, abbiamo a che fare con una quantità misurabile soggetta a fluttuazioni.

In molti casi le fluttuazioni sono periodiche, ad esempio la distanza del Sole dalla Terra cambia periodicamente, il livello delle maree cambia periodicamente, la posizione del pendolo, ecc. Tuttavia, le dinamiche periodiche di solito compaiono in molto sistemi semplici controllato dall'ordine fisico. Ci concentreremo su sistemi complessi e fenomeni in cui le fluttuazioni dei parametri sono solitamente irregolari, non periodiche. Permettetemi di ricordarvi che è nei sistemi complessi che sorgono le condizioni "serra" per il funzionamento di un ordine cognitivo.

Quindi, il rumore è un cambiamento irregolare e non periodico nel parametro di un fenomeno di qualsiasi tipo. Allo stesso tempo, i rumori dei parametri integrali (rumori che sono prodotti dal fenomeno come integrità) sono per noi di particolare interesse, perché ci permettono di sentire "l'essenza del fenomeno", anche se non si presta alla normale analisi strutturale. In particolare, i parametri del rumore consentono di determinare quale ordine controlla il fenomeno: fisico o cognitivo.

Il metodo classico e ben sviluppato di analisi del rumore è l'analisi spettrale. Semplificando, questo metodo si basa sulla trasformata di Fourier, che rappresenta il valore che cambia in un determinato periodo di tempo S(t) come somma di armoniche di una frequenza multipla:

Esaminiamo, ad esempio, un segnale di rumore della durata di 1 secondo. Può essere rappresentato come somma di segnali periodici (armonici) con frequenze di 1, 2, 3, 4, 5 ... hertz. Ciascuno dei termini di questa somma ha la forma di un'onda coseno ed è la componente di frequenza del segnale originale. In questo caso, a seconda del segnale, il contributo delle varie componenti sarà diverso, il che si riflette in coefficienti diversi A1, A2, A3,...

Avendo costruito un diagramma in cui tracciamo la frequenza dei componenti lungo l'asse X (questo numero coincide con il numero di volte in cui l'onda coseno corrispondente si adatta all'intervallo iniziale di 1 secondo) e lungo l'asse Y - il coefficiente corrispondente UN al quadrato, otteniamo spettro di frequenza di potenza il segnale di rumore originale, che riflette chiaramente il contributo di ciascuna armonica alla potenza del segnale complessivo.

Se non capisci troppo bene cosa è in gioco qui, ti consiglio di familiarizzare prima con un'introduzione molto semplice alla teoria dei processi periodici e delle trasformate di Fourier. È scritto in modo tale che anche le persone delle discipline umanistiche possano capirlo. Se comprendi intuitivamente qual è lo spettro di potenza delle fluttuazioni e del rumore, ti sarà di grande aiuto nell'ulteriore lettura dei Prolog.

Prestiamo attenzione alla connessione tra le componenti di frequenza della serie di Fourier e la serie armonica. Se la durata del segnale originale è di 1 sec, allora la prima armonica ha una frequenza di 1 Hz. e durata 1 sec. La seconda armonica ha una frequenza doppia rispetto ai primi 2 Hz. e un periodo di 1/2 sec. (cioè entro 1 secondo compie due oscillazioni complete). La terza armonica ha una frequenza di 3 Hz. e un periodo di 1/3 sec. eccetera. Un numero di periodi di armoniche corrisponde esattamente alla serie armonica che è importante per noi:

I cambiamenti irregolari nei parametri di vari fenomeni sono estremamente comuni e sono stati studiati a lungo, anche con l'aiuto dell'analisi spettrale. Si è scoperto che dal punto di vista dello spettro, i tre tipi di rumore sono più comuni. Si è anche scoperto che gli spettri di questi rumori corrispondono a funzioni di potenza. Questi rumori sono codificati a colori: rumore bianco, rumore marrone E rumore rosa. Successivamente, parleremo di ciascuno di essi.

rumore bianco

Il rumore bianco è un rumore le cui componenti di frequenza sono approssimativamente della stessa potenza in tutte le gamme di frequenza. Grazie a questa proprietà ha ricevuto la sua designazione: si ritiene che sia bianco luce del soleè una miscela uniforme di oscillazioni elettromagnetiche frequenze diverse. Per analogia, il rumore bianco cominciò a essere chiamato qualsiasi segnale con un caratteristico spettro piatto. Ad esempio, ecco un tipico schema di rumore bianco e il corrispondente spettro di potenza:

Come possiamo vedere, non ci sono deviazioni sistematiche dalla linea piatta orizzontale nello spettro. E calcolando la media degli spettri un largo numero campioni di rumore bianco o una media su frequenze adiacenti, otterremmo una linea orizzontale piatta.

In natura, questo tipo di rumore è più spesso osservato in relazione alle fluttuazioni termiche, ad esempio, il rumore termico nei semiconduttori ha un tale spettro - se accendi un amplificatore elettronico a tutto volume, sentiremo un leggero sibilo - questo è termico rumore bianco.

Il rumore bianco è significativo in quanto esiste un modo numerico molto semplice per generarlo. Prendiamo un intervallo numerico e selezioneremo casualmente i numeri da esso. Mettendo i risultati in una riga, otteniamo una sequenza di numeri che ha uno spettro di rumore bianco. Ciò porta a una spiegazione naturale del rumore bianco come risultato di processi completamente casuali. Ad esempio, il rumore termico nei semiconduttori può essere spiegato in questo modo.

rumore marrone

Lo spettro del rumore marrone corrisponde a funzione di potenza con indicatore -2. Questo rumore prende il nome dal cognome Brown, indossato dallo scopritore del movimento "Brownian". Osservando al microscopio il polline delle piante nell'acqua, scoprì che le particelle si muovevano in modo casuale anziché rimanere ferme. Ciò è stato attribuito agli impatti casuali delle molecole d'acqua che colpiscono le particelle di polline. Di conseguenza, le particelle si sono lentamente spostate e vagate in modo caotico. L'idea di una passeggiata casuale è ben illustrata da aspetto segnale marrone:

Tuttavia, costruendo lo stesso spettro in doppie coordinate logaritmiche, chiariamo completamente la corrispondenza tra lo spettro della funzione di potenza:

Nonostante le deviazioni casuali, lo spettro ovviamente si adatta a una linea retta corrispondente all'esponente -2. Calcolando la media su molti campioni di rumore o attenuando i punti vicini, otteniamo una linea quasi retta.

Il rumore marrone è ottenuto con un metodo numerico semplice come nel caso del rumore bianco e dimostra la loro profonda relazione. Per ottenere il rumore marrone, ad ogni passaggio, non dovresti semplicemente prendere numeri casuali come valore del segnale successivo, ma aggiungere un valore casuale al valore del segnale precedente. Ad esempio, se al passaggio precedente il segnale aveva un valore di 100, e abbiamo ottenuto numero casuale-7, quindi il valore del segnale successivo sarà 93.

In altre parole, nel rumore bianco la variabile casuale è ogni valore successivo segnale, e in marrone la variabile casuale è cambiamento di segnale(ecco perché si dice che il rumore bianco sia un derivato differenziale del rumore marrone).

Il caratteristico aspetto errante del rumore marrone lo dimostra differenza importante dal bianco: il rumore bianco è una fluttuazione che si trova in una certa banda, oltre la quale praticamente non vanno. Al contrario, il rumore marrone, se c'è abbastanza tempo, è garantito per lasciare qualsiasi banda di valori, anche molto ampia:

A questo proposito, è consuetudine dire che il rumore bianco è stazionario e marrone non stazionario. (Notiamo come questo ci ricordi il concetto di serie di numeri convergenti e divergenti).

Il rumore marrone è ampiamente distribuito in fenomeni di varia natura. Si verifica ovunque vi sia un aumento casuale di qualsiasi parametro. Ad esempio, nel moto browniano delle microparticelle, tale parametro è la coordinata della particella. Lo spettro marrone corrisponde bene al normale movimento delle quotazioni azionarie, che consiste anche in aumenti del valore delle azioni che sono quasi casuali. In generale, dove abbiamo un valore che per qualche ragione non tende a cambiare istantaneamente, ma solo con incrementi relativamente piccoli, incontriamo fluttuazioni che hanno uno spettro di rumore marrone. Naturalmente, la realtà fisica, in cui ci sono molte di queste quantità inerziali (coordinate dei corpi, i loro momenti, ecc.), Fornisce molti esempi di rumore marrone.

Se il rumore bianco è simile al rumore del getto di sabbia o al rumore in un amplificatore elettronico, allora il rumore marrone, a causa dell'enorme superiorità delle basse frequenze, è simile al rumore in un'officina meccanica, che è pieno di un forte e rombo "pesante" di unità enormi.

rumore rosa

Il rumore rosa o flicker noise è un rumore il cui spettro di potenza corrisponde a una funzione di potenza con esponente -1. Formalmente, secondo l'esponente intermedio (per il marrone è -2, per il bianco - 0), il rumore rosa è esattamente nel mezzo tra il rumore marrone e il rumore bianco. Questo illustra anche l'aspetto tipico del rumore rosa:

Il rumore non è "piatto" come il bianco, ma non vaga tanto quanto il marrone.

Il rumore rosa prende il nome dalla sua analogia con lo spettro dei colori delle onde elettromagnetiche. La luce bianca ha uno spettro piatto uniforme e se aumenti la potenza dei componenti a bassa frequenza - e sono responsabili della regione rossa dello spettro dei colori - allora luce bianca vira al rosa rossastro. Lo spettro del rumore rosa differisce in questo: le basse frequenze sono più potenti in esso. (ma dobbiamo ricordare che se guardiamo lo spettro non in coordinate logaritmiche, ma in coordinate ordinarie, vedremo che in realtà le componenti a frequenza più bassa sono molte volte più potenti delle altre. Per analogia, ciò corrisponde a una situazione in cui la radiazione rossa è molte volte più forte di altre, le interrompe , quindi più precisamente dovrebbe essere chiamato rumore rosa rosso).

Il rumore rosa si osserva di più fenomeni diversi. Per la prima volta è stata prestata attenzione nella fisica dei semiconduttori, nelle fluttuazioni di corrente attraverso i semiconduttori, quando si è scoperto che oltre al solito rumore termico, contengono rumore che ha uno spettro di legge di potenza con un esponente di circa -1 . Diventa particolarmente evidente alle basse frequenze, in cui questo rumore ha una potenza massima. In fisica, questo rumore è chiamato "rumore tremolante", rumore di sfarfallio, e la sua origine è ancora un mistero. Ha proprietà davvero strane. Ad esempio, si è scoperto che anche nei semiconduttori completamente isolati dal mondo esterno, dalle cadute di temperatura, ecc., Si verificano lente fluttuazioni di corrente, che durano settimane e persino mesi, con uno spettro rosa. Dal punto di vista della fisica moderna, ciò non può essere spiegato in modo soddisfacente, poiché si ritiene che i semiconduttori non possano subire processi reversibili che abbiano una tale scala temporale. Il problema è diventato ancora più grave quando si è scoperto che il rumore di sfarfallio è presente non solo nei semiconduttori, ma in quasi tutti i mezzi conduttivi. Ciò pose fine alle spiegazioni (tuttavia, piuttosto complicate), su cui si basavano proprietà uniche semiconduttori, come la presenza di piani di contatto tra regioni di diversa conducibilità, ecc.

Il problema del flicker noise è aggravato dal fatto che finora non esisteva un modello numerico sufficientemente semplice e trasparente che potesse generare il pink noise. E se non capiamo in linea di principio come si può creare il rumore rosa, allora è difficile per noi spiegare come si verifica nei fenomeni naturali.

Tuttavia, il mistero del rumore intermittente rimarrebbe un argomento altamente specializzato se i rumori con un tale spettro non fossero trovati in molti altri fenomeni di natura molto diversa. Non li elencheremo qui - molto è già stato scritto sul tema del rumore rosa - ma faremo solo un paio di esempi per noi importanti. Innanzitutto, i suoni hanno uno spettro rosa discorso umano, così come la maggioranza opere musicali stili e popoli diversi. In secondo luogo, le fluttuazioni dei potenziali elettrici dei singoli neuroni del cervello hanno uno spettro rosa e, in generale, gli elettroencefalogrammi del cervello di persone sane hanno un tale spettro.

All'orecchio, il rumore rosa non è così "piatto" e "noioso" come il rumore bianco, ma nemmeno così deprimentemente "pesante" come il rumore marrone. Il più vicino è, forse, è come il suono di una cascata quando ci siamo vicini.

Il rumore rosa è talvolta indicato come " rumore 1/f", perché l'equazione dello spettro di potenza per il rumore rosa corrisponde a una funzione di potenza:

Dove W(f)è la potenza dell'armonica avente la frequenza F, W(1)è la potenza della prima armonica, e F- frequenza. Naturalmente, possiamo riferirci al rumore marrone come "rumore 1/f²" per analogia, perché l'equazione per il suo spettro è:

Rumore- fluttuazioni casuali di vario natura fisica, che differiscono nella complessità della struttura temporale e spettrale.

• parola originale rumore legati esclusivamente alle vibrazioni sonore, ma in scienza modernaè stato esteso ad altri tipi di vibrazioni (radio, elettricità).

  Classificazione del rumore

  Rumore- un insieme di suoni aperiodici di varia intensità e frequenza. CON punto fisiologico Il rumore è qualsiasi suono percepito sfavorevole.

  Per spettro

  I rumori si dividono in stazionari e non stazionari.

  Dalla natura dello spettro

  Secondo la natura dello spettro, il rumore è suddiviso in:

• rumore a banda larga con uno spettro continuo di larghezza superiore a 1 ottava;
• rumore tonale, nello spettro del quale ci sono toni pronunciati. Un tono pronunciato viene considerato se una delle bande di frequenza di un terzo di ottava supera le altre di almeno 7 dB.

Per frequenza (Hz)

In base alla risposta in frequenza, il rumore è suddiviso in:

• bassa frequenza (<400 Гц)
• media frequenza (400-1000 Hz)
• alta frequenza (>1000 Hz)

Secondo le caratteristiche temporali

• costante;
• intermittente, che a sua volta si divide in oscillante, intermittente e impulsivo.

Dalla natura dell'evento

• Meccanico
• Aerodinamico
• Idraulico
• Elettromagnetico

  Misura del rumore

  Per quantificare il rumore vengono utilizzati parametri medi, determinati sulla base di leggi statistiche. Per misurare le caratteristiche del rumore vengono utilizzati fonometri, analizzatori di frequenza, correlometri, ecc.

  Il livello di rumore è spesso misurato in decibel.

  Potenza sonora in decibel

• Conversazione: 40-45
• Ufficio: 50-60
• Strada: 70-80
• Fabbrica (industria pesante): 70-110
• Motosega: 100
• Lancio a getto: 120
• Vuvuzela: 130

Fonti di rumore

Fonti rumore acustico possono servire eventuali fluttuazioni nei mezzi solidi, liquidi e gassosi; nella tecnologia, le principali fonti di rumore sono vari motori e meccanismi. Generalmente accettata è la seguente classificazione del rumore in base alla fonte di accadimento: - meccanico; - idraulico; - aerodinamico; - elettrico.

L'aumento del rumore di macchine e meccanismi è spesso un segno della presenza di malfunzionamenti in essi o dell'irrazionalità delle strutture. Le fonti di rumore nella produzione sono i trasporti, le apparecchiature di processo, i sistemi di ventilazione, le unità pneumatiche e idrauliche, nonché le fonti che causano vibrazioni.

Rumore non acustico

rumore elettronico- fluttuazioni casuali di correnti e tensioni nella radio dispositivi elettronici, derivano dall'emissione irregolare di elettroni nei dispositivi elettrovuoto (rumore di sparo, rumore di sfarfallio), processi irregolari di generazione e ricombinazione di portatori di carica (elettroni di conduzione e lacune) nei dispositivi a semiconduttore, movimento termico dei portatori di corrente nei conduttori (rumore termico ), radiazione termica della Terra E atmosfera terrestre, così come i pianeti, il Sole, le stelle, il mezzo interstellare, ecc. (rumore cosmico).

L'impatto del rumore sull'uomo

Rumore gamma audio porta ad una diminuzione dell'attenzione e ad un aumento degli errori durante l'esecuzione vari tipi lavori. Il rumore rallenta la reazione di una persona ai segnali provenienti da dispositivi tecnici. Il rumore deprime la centrale sistema nervoso(CNS), provoca cambiamenti nella frequenza respiratoria e della frequenza cardiaca, contribuisce a disturbi metabolici, l'insorgenza malattia cardiovascolare, ulcera allo stomaco, ipertensione. Quando esposto al rumore livelli alti(più di 140 dB) rottura dei timpani, contusione è possibile, e ancora più alto (più di 160 dB) e morte.

Regolazione igienica del rumore

Per determinare il livello di rumore consentito nei luoghi di lavoro, nei locali residenziali, negli edifici pubblici e nelle aree residenziali, viene utilizzato GOST 12.1.003-83. SSBT "Rumore. Requisiti generali di sicurezza”, SN 2.2.4 / 2.1.8.562-96 “Rumore nei luoghi di lavoro, nei locali di edifici residenziali, pubblici e nelle aree residenziali”.

La normalizzazione del rumore nella gamma audio viene effettuata con due metodi: dallo spettro limitante del livello di rumore e da dBA. Il primo metodo imposta il limite livelli accettabili(PDU) in nove bande di ottava con frequenze medie geometriche di 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Il secondo metodo viene utilizzato per normalizzare il rumore non costante e nei casi in cui il reale spettro del rumore non è noto. L'indicatore normalizzato in questo caso è il livello sonoro equivalente della banda larga rumore costante, che ha su una persona lo stesso effetto di un vero rumore intermittente, misurato sulla scala A di un fonometro.

Colori del rumore

Colori del rumore- un sistema di termini che attribuisce determinati colori a determinati tipi di segnali di rumore in base all'analogia tra lo spettro di un segnale di natura arbitraria (più precisamente la sua densità spettrale o, matematicamente parlando, i parametri di distribuzione processo casuale) e spettri di diversi colori della luce visibile. Questa astrazione è ampiamente utilizzata nei rami della tecnologia che si occupano di rumore (acustica, elettronica, fisica, ecc.).

rumore bianco

rumore bianco- rumore stazionario, le cui componenti spettrali sono uniformemente distribuite su tutta la gamma di frequenze interessate. Esempi di rumore bianco sono il rumore vicino alla cascata (il rumore lontano della cascata è rosa perché le componenti ad alta frequenza del suono sono più attenuate nell'aria rispetto a quelle a bassa frequenza) o il rumore Schottky ai terminali ad alta impedenza. Ha preso il nome dalla luce bianca contenente onde elettromagnetiche di frequenze dell'intera gamma visibile di radiazioni elettromagnetiche.

In natura e nella tecnologia, il rumore bianco "puro" (cioè il rumore bianco avente la stessa potenza spettrale a tutte le frequenze) non si verifica (a causa del fatto che un tale segnale avrebbe potenza infinita), tuttavia, qualsiasi rumore la cui densità spettrale è lo stesso (o leggermente diverso) nell'intervallo di frequenza considerato.

Proprietà statistiche

Il termine "rumore bianco" viene solitamente applicato a un segnale che ha una funzione di autocorrelazione, descritta matematicamente dalla funzione delta di Dirac su tutte le dimensioni dello spazio multidimensionale in cui questo segnale è considerato. I segnali con questa proprietà possono essere considerati rumore bianco. Questa proprietà statistica è fondamentale per segnali di questo tipo.

Il fatto che il rumore bianco non sia correlato nel tempo (o in un altro argomento) non determina i suoi valori nel dominio del tempo (o di qualsiasi altro argomento in esame). Gli insiemi ricevuti dal segnale possono essere arbitrari fino alla proprietà statistica principale (tuttavia, la componente costante di tale segnale deve essere uguale a zero). Ad esempio, un segnale binario che può assumere solo valori pari a zero o uno sarà rumore bianco solo se la sequenza di zeri e uno è incorrelata. Anche i segnali che hanno una distribuzione continua (ad esempio una distribuzione normale) possono essere rumore bianco.

Il rumore bianco discreto è semplicemente una sequenza di numeri indipendenti (cioè statisticamente non correlati).

rumore di sfarfallio, rumore rosa

rumore di sfarfallio (rumore di sfarfallio, Rumore 1/f, A volte rumore rosa nel senso stretto applicato di questo termine) - rumore elettronico osservato in quasi tutti i dispositivi elettronici; le sue fonti possono essere disomogeneità nel mezzo conduttore, generazione e ricombinazione di portatori di carica nei transistor, ecc. Di solito è menzionato in relazione alla corrente continua.

Il rumore di sfarfallio ha uno spettro di rumore rosa, motivo per cui a volte viene chiamato così. Tuttavia, il rumore rosa dovrebbe essere distinto come modello matematico del segnale un certo tipo e il rumore di sfarfallio, come fenomeno ben definito nei circuiti elettrici.

Nel 1996, presso l'Istituto di fisica termica del ramo degli Urali dell'Accademia delle scienze russa, VP Koverdoy e VN Skokov hanno scoperto sperimentalmente intense pulsazioni termiche durante la transizione dal regime di ebollizione delle bolle nitrogeno liquido al film sulla sezione termica di un superconduttore ad alta temperatura. Lo spettro di queste pulsazioni corrisponde al rumore di sfarfallio

rumore rosso

rumore rosso (rumore browniano) è il segnale di rumore che produce il moto browniano. A causa del fatto che in inglese si chiama Rumore Brown (Browniano)., il suo nome è spesso tradotto in russo come rumore marrone.
La densità spettrale del rumore rosso è proporzionale a 1/f², dove f è la frequenza. Ciò significa che alle basse frequenze il rumore ha più energia, anche più del rumore rosa. L'energia del rumore diminuisce di 6 decibel per ottava. Il rumore acustico rosso viene percepito come ovattato rispetto al rumore bianco o rosa

Rumore blu (ciano).

Il rumore blu è un tipo di segnale la cui densità spettrale aumenta di 3 dB per ottava. Cioè, la sua densità spettrale aumenta con l'aumentare della frequenza e, come il rumore bianco, in pratica deve essere limitata in frequenza. Il rumore blu è percepito come più nitido del rumore bianco. Il rumore blu si ottiene differenziando il rumore rosa; i loro spettri sono speculari.

rumore viola

Il rumore viola è un tipo di segnale la cui densità spettrale aumenta di 6 dB per ottava. Cioè la sua densità spettrale è proporzionale al quadrato della frequenza e, come il rumore bianco, in pratica deve essere limitata in frequenza. Il rumore viola si ottiene differenziando il rumore bianco. Lo spettro del rumore viola è l'immagine speculare dello spettro del rumore rosso.

rumore grigio

Termine rumore grigio si riferisce a un segnale acustico che ha lo stesso volume soggettivo per l'udito umano sull'intera gamma di frequenze percepite. Lo spettro del rumore grigio si ottiene sommando gli spettri del rumore browniano e viola. Lo spettro del rumore grigio mostra un ampio "calo" alle medie frequenze, ma l'udito umano percepisce soggettivamente il rumore grigio come uniforme nella densità spettrale (senza la predominanza di alcuna frequenza).

Il glossario dello standard 1037C delle telecomunicazioni federali degli Stati Uniti definisce il rumore bianco, rosa, blu e nero.

rumore arancione

Il rumore arancione è un rumore quasi stazionario con una densità spettrale finita. Lo spettro di tale rumore ha bande di energia zero sparse in tutto lo spettro. Queste bande si trovano alle frequenze delle note musicali.

rumore rosso

Rumore rosso - può essere sinonimo di rumore browniano o rosa, o una designazione per il rumore naturale caratteristico di grandi masse d'acqua - mari e oceani che assorbono le alte frequenze. Si sente un rumore rosso dalla riva da oggetti distanti nell'oceano.

rumore verde

Rumore verde - rumore ambiente naturale. Simile al rumore rosa con una regione di frequenza potenziata intorno ai 500 Hz

rumore nero

Il termine "rumore nero" ha diverse definizioni:

• Silenzio
• Rumore con spettro 1/f β , dove β > 2 (Manfred Schroeder, “ Frattali, caos, leggi di potenza"). Utilizzato per modellare vari processi naturali. Considerato caratteristico di "disastri naturali e provocati dall'uomo come inondazioni, crolli del mercato, ecc."
• Rumore bianco ultrasonico (con una frequenza superiore a 20 kHz), simile al cosiddetto. "luce nera" (con frequenze troppo alte per essere percepite, ma capaci di influenzare l'osservatore o gli strumenti).
• Rumore il cui spettro ha energia prevalentemente nulla ad eccezione di alcuni picchi

Le onde sonore hanno diversa natura, e la conseguenza della loro oscillazione caotica è il rumore.

Siamo sempre di fronte al rumore Vita di ogni giorno, che si tratti del rumore delle macchine, della pioggia, della metropolitana, del mare, del vento. Esiste insieme eterogeneo tipi di rumore. Si distinguono anche per colore.

Rumore Colore biancoè il rumore quotidiano. Ciò comprende:

• suono del mare;
• il rumore della pioggia;
• rumori notturni;
• il mormorio del fiume;
• rumore autostradale;
• il ronzio dei treni.

Non è negativo per una persona, ma la continua influenza dei suoni frequenza diversa può causare un aumento o una diminuzione della pressione, dolore alla testa. Per alcune persone, il rumore bianco è essenziale sonno profondo. La maggior parte non è in grado di immergersi nei sogni notturni se non c'è un noto "shhhh" in sottofondo. Perché la sostituzione dei suoni quotidiani ha un effetto così accattivante sulle persone? Ci sono altri colori del rumore?

L'idea di sostituire un rumore con un altro può sembrare, a prima vista, assurda. C'è un senso in questo? "Non riesco a dormire a causa di suoni inquietanti, accendo rumori estranei." Meravigliosa. Tuttavia, la maggior parte delle persone assicura di non essere pronta ad addormentarsi completamente senza il rumore descritto. E alcune aziende sono disposte a offrirti l'acquisto di un dispositivo che ricrea rumori adattati per un sonno profondo. Cosa succede al nostro corpo durante questi momenti?

L'essenza della risposta breve è questa: il rumore bianco è confortevole per alcuni individui.

Ora per la risposta estesa. Il rumore bianco è un suono stazionario. Consiste di elementi multispettrali. Sono equidistanti lungo l'intero spettro di frequenze coinvolte.

Qualcosa è chiaro? Immaginiamo un concerto con un largo numero musicisti. Ognuno di loro suona una nota. Un tale insieme riproduce allo stesso tempo numerosi suoni disponibili al nostro orecchio. Questo è rumore bianco.

Succede che ti svegli dal rumore, non è colpa sua. Sei risvegliato dall'incoerenza e dalla modifica del tono sonoro che è apparso. Il rumore bianco blocca cambiamenti bruschi simili, come se ti proteggesse da suoni improvvisi o spiacevoli.

"La versione più semplice è che il nostro udito funziona sempre, anche durante il sonno", spiega Seth Horowitz, autore dei libri. Ecco perché molte persone scelgono di ascoltare il rumore bianco creato da qualsiasi meccanismo, e non il russare intenso e poi attenuato del marito.

Questa sembra davvero la verità. Se all'improvviso non ti piace particolarmente il rumore del bianco, prova ad ascoltare i suoni di altri toni.

Nelle aree applicate, rumore Colore rosa noto come rumore di sfarfallio. Il suono di un elicottero in volo un ottimo esempio questo tipo di rumore. Ha eccellente effetto curativo con depressione e nevrosi. Studi recenti hanno scoperto che se i film sono basati su modelli di rumore rosa, allora sono più attraenti per gli spettatori, poiché corrispondono al modello di separazione dell'attenzione delle persone.

Un'analisi del professor Jue Zhang dell'Università di Pechino ha rilevato che il nome più accattivante di "rumore rosa" può aiutarti ad addormentarti molto più velocemente.

Il rumore rosa è un tipo di suono in cui tutte le ottave sono di uguale potenza o frequenze perfettamente abbinate. Immagina il suono della pioggia che cade sul marciapiede o il vento che fa frusciare le foglie degli alberi.

Rumori di altri colori

• Il rumore marrone è come il suono di una cascata. È famoso per il fatto che entrando in risonanza con gli organi umani, il rumore marrone crea una violazione del tratto digestivo. Con una saturazione pronunciata, il rumore può causare danni alle persone.
• Rumore di colore blu più nitido del rumore bianco secondo i sensi sonori. Questo tipo formata a causa dei cambiamenti nel rumore rosa.
• Non solo il rumore blu non esiste nel mondo, ma viola. Sorge a causa dell'analisi spettrale del rumore marrone e bianco.
• L'unicità del rumore grigio risiede nel fatto che su tutta la gamma di frequenze contiene un volume identico a quello dell'orecchio umano. Lo spettro del rumore grigio nasce dalla combinazione di rumore marrone e bianco. Una persona lo considera simile al bianco.
• arancione o rumore colore arancione ha una presentazione molto difficile punto scientifico visione. Ma è abbastanza facile da realizzare: dai ai bambini dei tubi soprano di plastica e lasciali tintinnare.
• Il rumore rosso è insito in risorse idriche. Sentiamo questo tipo di suono da oggetti distanti che si trovano nell'oceano dalla riva.
• Rumore ambiente naturaleè rumore verde.
• Il rumore nero è ciò che a volte ci manca nel trambusto della città: il rumore nero è il silenzio.

Indubbiamente, non tutti sono contenti di questo tipo di rumore. singole persone, al contrario, diventano più suscettibili ai suoni di sottofondo. Probabilmente, alcuni di noi percepiscono il rumore infinito come un flusso calmante, mentre altri ne strappano singole note acute.

L'effetto dei suoni sulle persone dipende da:

• livello di rumore;
• le sue caratteristiche e gamma;
• periodo di esposizione;
• fenomeni di risonanza.
• Stato di salute;
• caratteristiche personali delle persone e l'adattabilità dell'organismo.

L'impatto negativo del rumore si manifesta nell'impatto sull'atteggiamento emotivo, sulla motivazione, sull'iniziativa, succede, ma di solito non si esprime in alcun modo nel deterioramento del lavoro, ma provoca comunque disagi alle persone.

Sibili, rumori oscillanti, rimbombi e cigolii possono essere sgradevoli; riducono la capacità di eseguire movimenti coordinati in modo rapido e preciso.

Il rumore potente causa problemi nel riconoscimento del colore, nella capacità di determinare il tempo e la distanza, riduce la qualità della visione e modifica la percezione visiva.

Nel periodo 18-45 anni siamo in grado di sopportare rumori potenti con meno problemi rispetto a persone più giovani o, al contrario, anziane. Le donne sono molto meglio degli uomini tollerare il rumore. Se possiedi ipertensione, quindi il rumore potente sarà più difficile da sopportare rispetto alle persone che lo hanno normalmente. D'altra parte, nello spazio abitativo ordinario le persone non percepiscono rumori normali. L'uomo non può esistere senza suoni.

Se c'è troppo silenzio e calma intorno a una persona, questo influisce negativamente sullo sfondo emotivo, perché questo tipo di silenzio è insolito per ognuno di noi.

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Colori del rumore- un'astrazione matematica che assegna un certo valore a un segnale in base alle proprietà e ai parametri di questo segnale. Una di queste proprietà, che può essere utilizzata per distinguere i tipi di rumore, può essere (distribuzione di potenza su ). Questa astrazione è ampiamente utilizzata nei rami della tecnologia che si occupano di rumore ( , ecc.).

Molte delle seguenti definizioni considerano lo spettro di un segnale a tutte le frequenze.

Definizioni

Corrispondenze di colore vari tipi segnale di rumore sono determinati utilizzando tipi simili di segnale elettromagnetico. Cioè, se il segnale del rumore è chiamato "blu", il corrispondente segnale elettromagnetico con lunghezze d'onda della luce visibile avrà un colore blu.

Il rumore bianco è un segnale con uno spettro di frequenza regolare a tutte le frequenze. In altre parole, tale segnale è lo stesso in qualsiasi banda di frequenza. Ad esempio, una banda di segnale di 20 hertz tra 40 e 60 hertz ha la stessa potenza di una banda tra 4000 e 4020 hertz. Il rumore bianco a frequenza illimitata è possibile solo in teoria, poiché in questo caso la sua potenza è infinita. In pratica, un segnale può essere solo rumore bianco su una banda di frequenza limitata.

Rumore rosa Lo spettro di frequenza è uniforme in scala. Cioè, la potenza del segnale nella banda di frequenza tra 40 e 60 hertz è uguale alla potenza nella banda tra 4000 e 6000 hertz. La densità spettrale di tale segnale, rispetto al rumore bianco, è attenuata di 3 per ogni . Cioè, la sua densità spettrale è inversamente proporzionale alla frequenza.

Rumore blu Il rumore blu è un tipo di segnale la cui densità spettrale aumenta di 3 dB per ottava su una banda di frequenza limitata. Cioè, la sua densità spettrale è proporzionale alla frequenza.

Termine di rumore grigio si riferisce a un segnale di rumore che ha lo stesso volume per orecchio umano su tutta la gamma di frequenze.

	10 secondi di rumore grigio (descrizione)

Il Glossario Federal Telecommunications Standard 1037C definisce il rumore bianco, rosa, blu e nero.

Sentiamo costantemente rumore nella vita: da veicoli, elettrodomestici, persone e molto altro. Ma pochi sanno che il rumore non è solo rumore, soprattutto nella musica. Nel sound design ne vengono utilizzate circa 11 varietà: bianco, rosa, rosso, blu, viola, grigio, arancione, verde e nero (in tre varianti). In questo articolo considereremo in dettaglio con i miei esempi audio tutte le loro variazioni, nonché i momenti di applicazione nella creatività musicale.

Che cos'è comunque il rumore audio? Qualsiasi suono è costituito da "sinusoidi" - una singola vibrazione sonora. Quando sentiamo cantare un clarinetto o un artista, tutti i sinusoidi in essi hanno una struttura ben coordinata con una bella armonia e ordine reciproco. Il rumore, a differenza del suono musicale, è praticamente disarmonico, ma ha ancora una struttura che ci permette di dividerlo in diverse categorie. In generale, identificazione del colore il rumore è del tutto equivalente ai colori delle onde che compongono la luce bianca. Guarda l'arcobaleno: dal rosso al viola. La luce rossa predomina nello spettro a bassa frequenza, viola - nello spettro ad alta frequenza. È lo stesso con il rumore. Tutti gli effetti sonori, ad eccezione del "nero", sono stati ottenuti su un sintetizzatoreMogmodulare, cioè non dovresti avere problemi a crearli.

Rumore bianco.

spettro del rumore bianco

Proprio come la luce bianca contiene l'intero spettro. Quasi tutti l'hanno sentito sulle vecchie radio durante la ricerca di un canale radio o sui televisori durante un'interruzione del segnale. Lo spettro del rumore bianco è uniforme per tutta la sua lunghezza. È usato nella musica più di quanto si possa pensare, dalla morbida imbottitura al suono principale, alla creazione di pad sabbiosi e bassi synth insoliti. Il rumore bianco viene utilizzato come base per creare altri tipi di rumore, ad eccezione del nero.

rumore rosa.

Spettro del rumore rosa

A differenza del bianco, ha un gran numero di basse frequenze con un calo graduale di 3 dB / ottava. Contiene parte del "rosso". Il rumore rosa è una delle varietà più famose nel sound design. Viene utilizzato per creare il suono del vento e tutto ciò che è connesso ad esso.

Rumore rosso.

Spettro del rumore rosso (marrone).

È anche conosciuto nella comunità musicale e può essere facilmente posizionato al secondo posto dopo "pink". A volte viene chiamato "marrone" per il fatto che in termini di casualità ricorda l'effetto del movimento browniano (brrowniano), e poiché il marrone (Marrone) tradotto dall'inglese come "marrone", questa opzione si trova spesso. Il rumore rosso, a differenza del rumore rosa, ha già un'attenuazione più ripida di 6 dB/ottava. In termini di suono, è più caldo del "bianco" e lavorare con esso è più piacevole all'orecchio. Tutti i suoni delle onde dell'oceano, il rumore della cascata, il surf, ecc. - questo è un lavoro diretto con questa categoria.

Rumore blu.

Spettro del rumore blu

È un'immagine speculare del rumore rosa. La sua densità spettrale aumenta di 3 dB/ottava. Viene utilizzato anche per creare il suono delle cascate a distanza dalla sorgente, nonché per sintetizzare un rullante.

Rumore viola.

Spettro di rumore viola

Specchio riflesso di "rosso". Il suo intervallo di frequenze aumenta di 6 dB/ottava. L'orecchio è molto acuto, che è il più basilare per creare ed emulare i suoni di rullante e charleston. Utilizzato in TR -808, 909, 303..

Rumore grigio.

Spettro del rumore grigio

Il più raro nel sound design. Ha un calo nel mezzo dovuto al fatto che è formato dall'aggiunta dello spettro del rumore rosso e viola. Ha un interessante effetto psicoacustico: una persona, ascoltandolo, non nota il "buco" di frequenza al centro. Il cervello stesso completa l'immagine spettrale mancante. Viene utilizzato nella creazione di suoni sintetizzati, in cui la banda di frequenza centrale deve essere libera.

rumore arancione.

Spettro di rumore arancione

Rumore quasi stazionario con una densità spettrale finita, i cui gruppi di frequenza si trovano alle frequenze delle note musicali. Ecco una definizione del genere ... Anche se, in realtà, tutto è molto, molto semplice: è il rumore di qualsiasi strumento a fiato, ad esempio una pipa soprano:

Inoltre, il rumore arancione è parte integrante della sintesi del rumore risonante, che si ottiene equalizzando il rumore bianco facendolo passare attraverso filtri con caratteristiche risonanti. Ecco un esempio:

rumore verde.

Questo è il "suono" quotidiano della città, dei parchi pedonali, ecc. Come base viene preso il rumore rosa o rosso, con una regione di frequenza ben evidenziata di 500 Hz e con un taglio ad alta frequenza. Viene utilizzato per emulare tutti i possibili suoni della città.

Rumore nero.

Sotto questo nome ci sono molti concetti di ogni genere, ma prenderò solo quelli che sono direttamente correlati alla musica e al suono.

• La prima versione di questo argomento è l'assenza di qualsiasi suono, cioè silenzio, e con questo intendiamo non solo silenzio dai tuoi altoparlanti, ma completo silenzio silenzioso (), che può essere ottenuto in speciali camere acustiche.
• La seconda opzione è il rumore con frequenze molto basse e dinamicamente aspre, come un terremoto o il crollo di un edificio.

Ma le prime due varietà non hanno nulla a che fare con la musica, ma la terza è più vicina al nostro argomento: questo è esattamente ciò che usano i sound designer durante la sintesi:

Spettro del rumore nero

Il rumore nero (che è un tipo di suono nero) è lo spettro del rumore che si trova oltre la gamma di frequenze udibili. Cioè, non lo sentiremo. Poi ti chiedi: come si usa in musica? E qui ti dirò molto storia interessante dalla mia infanzia: mio padre in qualche modo ha deciso di saldare una lozione per la mia chitarra acustica, e ha iniziato a parlare di come in gioventù lui e i suoi amici hanno fatto per la sua Gruppo musicale varie macchine per effetti stravaganti. Uno dei quali era un generatore di modulazione per il basso. Questo generatore produceva un suono che una persona non poteva sentire (suono nero), ma mescolandolo con il suono di un basso, tutto diventava diverso: c'erano delle sfumature sonore che prima non c'erano. È questo effetto che viene utilizzato nella sintesi del suono con il "rumore nero", e in effetti con tutti i suoni "neri".

Ecco un esempio per te: prendi un'onda sinusoidale a 440 Hz e modulala con rumore nero (in questo caso Ho usato il rumore pseudo-nero - l'onda sonora è vicina ad esso, la differenza è minima), ma lo introdurremo gradualmente:

Il suono nero con modulazione di frequenza ne ha alcuni proprietà interessanti: durante la modulazione, anche impercettibile all'orecchio onda sonora, lo spettro di frequenza di questa sintesi sarà gamma udibile. Prendiamo un'onda sinusoidale a 20 KHz (non la sentirai) e iniziamo a modularla gradualmente con il rumore nero:

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