Шум- случайни трептения от различна физическа природа, характеризиращи се със сложността на тяхната времева и спектрална структура.

Първоначално думата шумсвързани изключително със звукови вибрации, но в съвременна наукатя беше разширена до други видове вибрации (радио, електричество).
Класификация на шума

Шум- набор от апериодични звуци с различна интензивност и честота. СЪС физиологична точкаОт гледна точка шумът е всеки неблагоприятен възприет звук.

По спектър

Шумовете се делят на стационарни и нестационарни.

По естеството на спектъра

Въз основа на естеството на спектъра шумът се разделя на:
широколентов шум с непрекъснат спектър с ширина повече от 1 октава;
тонален шум, в спектъра на който има изразени тонове. Един тон се счита за произнесен, ако една от честотните ленти на една трета октава надвишава останалите с поне 7 dB.

По честота (Hz)

Според честотната характеристика шумът се разделя на:

ниска честота (<400 Гц)
средна честота (400-1000 Hz)
висока честота (>1000 Hz)

Според характеристиките на времето

постоянен;
нестабилна, която от своя страна се дели на осцилираща, прекъсваща и импулсивна.

По характер на възникване

Механични
Аеродинамичен
Хидравлични
Електромагнитна
Измерване на шума

За количествено определяне на шума се използват осреднени параметри, определени на базата на статистически закони. За измерване на характеристиките на шума се използват шумомери, честотни анализатори, корелометри и др.

Нивата на шума най-често се измерват в децибели.

Сила на звука в децибели
Разговор: 40-45
Кабинет: 50-60
Улица: 70-80
Фабрика (тежка индустрия): 70-110
Верижен трион: 100
Реактивно изстрелване: 120
Вувузела: 130

Източници на шум

Източници акустичен шум могат да служат всякакви вибрации в твърди, течни и газообразни среди; В техниката основните източници на шум са различни двигатели и механизми. Общоприета е следната класификация на шума според неговия източник: - механичен; - хидравлични; - аеродинамичен; - електрически.

Повишеният шум на машините и механизмите често е признак на неизправност или нерационален дизайн. Източници на шум в производството включват транспорт, технологично оборудване, вентилационни системи, пневматични и хидравлични агрегати, както и източници, предизвикващи вибрации.

Неакустични шумове

Електронен шум- случайни колебания в токовете и напреженията в радиото електронни устройства, възникват в резултат на неравномерно излъчване на електрони в електрически вакуумни устройства (изстрелен шум, шум от трептене), неравномерни процеси на генериране и рекомбинация на носители на заряд (проводими електрони и дупки) в полупроводникови устройства, топлинно движение на токови носители в проводници (топлинни шум), топлинно излъчване на Земята и земната атмосфера, както и планетите, Слънцето, звездите, междузвездната среда и др. (космически шум).

Въздействие на шума върху хората

Шумът в звуковия диапазон води до намалено внимание и увеличаване на грешките при изпълнение различни видовевърши работа Шумът забавя реакцията на човека към сигнали, идващи от технически устройства. Шумът потиска центъра нервна система(ЦНС), причинява промени в честотата на дишане и пулса, допринася за метаболитни нарушения, появата сърдечно-съдови заболявания, стомашни язви, хипертония. При излагане на шум високи нива(повече от 140 dB) възможно разкъсване тъпанчета, мозъчно сътресение и при дори по-високи нива (повече от 160 dB) и смърт.

Хигиенно регулиране на шума

За определяне на допустимото ниво на шум на работни места, жилищни помещения, обществени сгради и жилищни зони се използва GOST 12.1.003-83. ССБТ „Шум. Общи изисквания за безопасност”, СН 2.2.4/2.1.8.562-96 „Шум на работните места, в жилищни и обществени сгради и в ж.к.”

Нормализирането на шума в звуковия диапазон се извършва по два метода: според спектъра на максималното ниво на шума и според dBA. Първият метод определя максимално допустимите нива (MAL) в девет октавни ленти със средни геометрични честоти 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Вторият метод се използва за нормализиране на непостоянен шум и в случаите, когато спектърът на реалния шум не е известен. Нормализираният показател в този случай е еквивалентното звуково ниво на широколентов постоянен шум, който има същото въздействие върху човек като реалния непостоянен шум, измерен по скала А на шумомер.

Цветове на шума

Цветове на шума- система от термини, която присвоява определени цветове на определени типове шумови сигнали въз основа на аналогията между спектъра на сигнал от произволен характер (по-точно неговата спектрална плътност или, математически казано, параметрите на разпределение на случаен процес) и спектрите на различните цветове на видимата светлина. Тази абстракция се използва широко в клонове на технологиите, които се занимават с шум (акустика, електроника, физика и др.).

бял шум

бял шум- стационарен шум, чиито спектрални компоненти са равномерно разпределени в целия диапазон от участващи честоти. Примери за бял шум са шумът от близкия водопад (шумът от далечния водопад е розов, тъй като високочестотните компоненти на звука се отслабват във въздуха повече от нискочестотните), или шумът на Шотки при клеми с високо съпротивление. Получава името си от бялата светлина, която съдържа електромагнитни вълни с честоти в целия видим обхват на електромагнитното излъчване.

„Чист“ по природа и технология бял шум(т.е. бял шум с еднаква спектрална мощност на всички честоти) не възниква (поради факта, че такъв сигнал би имал безкрайна мощност), но категорията бял шум включва всеки шум, чиято спектрална плътност е еднаква ( или малко по-различна) в обхвата на разглежданата честота

Статистически свойства

Терминът "бял шум" обикновено се прилага към сигнал, който има автокорелационна функция, математически описана от делта функцията на Дирак във всички измерения на многоизмерното пространство, в което се разглежда сигналът. Сигнали с това свойство могат да се считат за бял шум. Това статистическо свойство е основно за сигнали от този тип.

Фактът, че белият шум не е корелиран във времето (или в който и да е друг аргумент), не определя стойностите му във времевия (или всеки друг разглеждан аргумент) домейн. Наборите, получени от сигнала, могат да бъдат произволни до основното статистическо свойство (обаче постоянният компонент на такъв сигнал трябва да бъде равен на нула). Например, двоичен сигнал, който може да приема само стойности, равни на нула или единица, ще бъде само бял шум, ако последователността от нули и единици не е корелирана. Сигнали, които имат непрекъснато разпределение (като нормално разпределение), също могат да бъдат бял шум.

Дискретният бял шум е просто последователност от независими (т.е. статистически не свързан приятелс приятел) числа.

Трептене, розов шум

трептящ шум (трептящ шум, 1/f шум, Понякога розов шумв тясното приложно разбиране на такъв термин) - електронен шум, наблюдаван в почти всички електронни устройства; неговите източници могат да бъдат нехомогенности в проводящата среда, генериране и рекомбинация на носители на заряд в транзистори и др. Обикновено се споменава във връзка с постоянен ток.

Трептящият шум има спектъра на розовия шум, поради което понякога се нарича така. Въпреки това, розовият шум трябва да се разграничава като математически моделсигнал от определен тип и трептене, като много определено явление в електрическите вериги.

През 1996 г. в Института по топлофизика, Уралски клон на Руската академия на науките, В. П. Ковердой и В. Н. Скоков експериментално откриват интензивни топлинни пулсации по време на прехода от режим на кипене на мехурчета на течен азот към режим на кипене на филм в термичната област на високотемпературен свръхпроводник. Спектърът на тези пулсации съответства на шум от трептене

Червен шум

Червен шум (Браунов шум) е шумов сигнал, който предизвиква Брауново движение. Защото на английски се казва Кафяв (браунов) шум, името му често се превежда на руски като кафяв шум .
Спектралната плътност на червения шум е пропорционална на 1/f², където f е честотата. Това означава, че при ниски честоти шумът има повече енергия, дори повече от розовия шум. Енергията на шума пада с 6 децибела на октава. Акустичният червен шум се чува като приглушен в сравнение с белия или розовия шум

Син (циан) шум

Син шум- вид сигнал, чиято спектрална плътност се увеличава с 3 dB на октава. Това означава, че неговата спектрална плътност нараства с честотата и, подобно на белия шум, на практика той трябва да бъде ограничен по честота. За ухото синият шум се възприема като по-остър от белия шум. Синият шум се получава чрез диференциране на розовия шум; техните спектри са огледални.

Пурпурен шум

Виолетовият шум е вид сигнал, чиято спектрална плътност се увеличава с 6 dB на октава. Тоест спектралната му плътност е пропорционална на квадрата на честотата и, подобно на белия шум, на практика трябва да бъде честотно ограничена. Виолетовият шум се получава чрез диференциране на белия шум. Спектърът на виолетовия шум е огледално противоположен на спектъра на червения.

Сив шум

Срок сив шумсе отнася до шумов сигнал, който има същата субективна сила на звука за човешкия слух в целия диапазон от възприемани честоти. Спектърът на сивия шум се получава чрез събиране на спектрите на брауновия и виолетовия шум. В спектъра на сивия шум се вижда голямо „пропадане“ в средните честоти, но човешкото ухо субективно възприема сивия шум като еднакъв по спектрална плътност (без преобладаване на каквито и да било честоти).

Речникът на американския федерален телекомуникационен стандарт 1037C дефинира бял, розов, син и черен шум.

Оранжев шум

Оранжевият шум е квазистационарен шум с крайна спектрална плътност. Спектърът на такъв шум има ивици с нулева енергия, разпръснати по целия спектър. Тези ивици са разположени на честотите на музикалните ноти.

Червен шум

Червеният шум може да бъде както синоним на Браунов или розов шум, така и обозначение за естествен шум, характерен за големи водни тела – морета и океани, които поглъщат високи честоти. От брега се чува червен шум от далечни обекти, разположени в океана.

Зелен шум

Зеленият шум е шумът от естествената среда. Подобен на розов шум с подобрена честотна област около 500 Hz

Черен шум

Терминът "черен шум" има няколко определения:

Тишина
Шум със спектър 1/f β, където β > 2 (Манфред Шрьодер, “ Фрактали, хаос, силови закони"). Използва се за симулиране на различни природни процеси. Счита се за характерно за „природни и причинени от човека бедствия като наводнения, пазарни сривове и др.“
Ултразвуков бял шум (с честота над 20 kHz), подобен на т.нар. "черна светлина" (с честоти, твърде високи, за да бъдат възприети, но способни да въздействат на наблюдателя или инструментите).
Шум, чийто спектър има предимно нулева енергия, с изключение на няколко пика

САМО ПРОФЕСИОНАЛИЗЪМ

Цветове на шума

Цветовете на шума са система от термини, които приписват определени цветове на определени типове шумови сигнали въз основа на аналогията между спектъра на сигнал от произволен характер (по-точно неговата спектрална плътност или, математически казано, параметрите на разпределение на случаен процес ) и спектрите на различни цветове на видимата светлина.

Тази абстракция се използва широко в клонове на технологиите, които се занимават с шум (акустика, електроника, физика и др.).

Белият шум е сигнал с еднаква спектрална плътност на всички честоти и дисперсия, равна на безкрайност. Е стационарен случаен процес.

С други думи, такъв сигнал има еднаква мощност във всяка честотна лента. Например, сигнална лента от 20 херца между 40 и 60 херца има същата мощност като лента между 4000 и 4020 херца. Бял шум с неограничена честота е възможен само на теория, тъй като в този случай неговата мощност е безкрайна. На практика сигналът може да бъде само бял шум в ограничена честотна лента.

Розов шум

Спектралната плътност на розовия шум се дава от ~1/f (плътността е обратно пропорционална на честотата). Равномерно на всяка честота. Например мощността на сигнала в честотната лента между 40 и 60 херца е равна на мощността в лентата между 4000 и 6000 херца. Спектралната плътност на такъв сигнал, в сравнение с белия шум, намалява с 3 децибела на октава.

Пример за розов шум е звукът от прелитащ хеликоптер. Розовият шум се среща например в сърдечните ритми, в графиките на електрическата активност на мозъка, в електромагнитното излъчване на космически тела.
Понякога розов шум е всеки шум, чиято спектрална плътност намалява с увеличаване на честотата.

Син (син) шум

Синият шум е вид сигнал, чиято спектрална плътност се увеличава с 3 dB на октава. Тоест спектралната му плътност е пропорционална на честотата и, подобно на белия шум, на практика трябва да бъде честотно ограничена. За ухото синият шум се възприема като по-остър от белия шум. Синият шум се получава чрез диференциране на розовия шум; техните спектри са огледални.

Браунов (червен) шум

Спектралната плътност на червения шум е пропорционална на 1/f², където f е честотата. Това означава, че при ниски честоти шумът има повече енергия, дори повече от розовия шум. Енергията на шума пада с 6 децибела на октава. Акустичният червен шум се чува като приглушен в сравнение с белия или розовия шум. Спектърът на червения шум (в логаритмична скала) е огледално противоположен на спектъра на виолетовия шум.
За ухото Брауновият шум се възприема като „по-топъл“ от белия шум.

Пурпурен шум

Това е вид сигнал, чиято спектрална плътност се увеличава с 6 dB на октава. Тоест спектралната му плътност е пропорционална на квадрата на честотата и, подобно на белия шум, на практика трябва да е органична по честота. Виолетовият шум се получава чрез диференциране на белия шум. Спектърът на виолетовия шум е огледално противоположен на спектъра на червения.

Сив шум

Терминът сив шум се отнася до шумов сигнал, който има същия обем за човешко ухов целия честотен диапазон. Спектърът на сивия шум се получава чрез събиране на спектрите на брауновия и виолетовия шум. Спектърът на сивия шум има голям спад в средните честоти, но човешкото ухо възприема сивия шум по същия начин като белия шум.

Има и други, „по-малко официални“ цветове:

Оранжевият шум е шум с крайна спектрална плътност. Спектърът на такъв шум има ивици с нулева енергия, разпръснати по целия спектър. Тези ивици са разположени на честотите на музикалните ноти.

Зеленият шум е шумът от естествената среда. Подобно на розовия шум с подобрена честотна област около 500 Hz.

Черен шум
Терминът "черен шум" има няколко определения:

-Тишина
Шум със спектър 1/f, където > 2. Използва се за симулиране на различни природни процеси. Счита се за характеристика на „природни и причинени от човека бедствия като наводнения, свлачища и др.“

-Ултразвуков бял шум(с честота над 20 kHz), подобно на т.нар. "черна светлина" (с честоти, твърде високи, за да бъдат възприети, но способни да въздействат на наблюдателя или инструментите). Шум, чийто спектър има предимно нулева енергия, с изключение на няколко пика.

Досега говорихме за признаци на когнитивен ред, сигнатури, които могат да бъдат наблюдавани, ако изследваното явление е представено дискретно, като набор от инстанционни елементи. Ако някои от индивидуалните параметри на тези елементи съответстват на статистиката на мощността и особено на закона на Zipf, можем да приемем, че за този феномен когнитивният ред е значителна подреждаща сила, поне в някои от неговите аспекти. В нашите примери такива набори бяха градове на Русия с тяхното население, думи на руски език с тяхната честота, езера на Русия с тяхната площ.

Въпреки това, не винаги е възможно да се представи изследваното явление дискретно, като множествена структура, състояща се от отделни елементи. Понякога структурата на изследваното явление е слабо различима, така че не е представена като набор; в други случаи просто не можем да получим статистическо обобщение на отделните параметри на елементите на явлението. В такава ситуация трябва да разчитаме на холистичните наблюдаеми характеристики на явлението, сред които специална роля играят шумове.

Шум наричаме всяко неправилно изменение на един от интегралните параметри на наблюдаваното явление. Например, за горящ огън, такива неравномерно променящи се параметри са интензитетът на звука и интензитетът на излъчване (вероятно има и други) - докато не правим разлика коя част от огъня произвежда звук или излъчване, ние го приемаме като цяло . Но можете да дадете колкото искате примери за шум от различно естество: интензивността на потока от автомобили по магистралата, борсови котировки, нива на подпочвените води, електрическа активност на клетките, сила на тока в проводник, тектонична активност и др. Във всеки от тези примери имаме работа с измеримо количество, което е обект на колебания.

В много случаи колебанията са периодични, например разстоянието на Слънцето от Земята периодично се променя, нивото на приливите периодично се променя, позицията на махалото и т.н. Въпреки това, периодичната динамика обикновено се появява в много прости системиуправлявани от физически ред. Ще се съсредоточим върху сложни системи и явления, в които флуктуациите на параметрите обикновено са неравномерни, непериодични. Нека ви напомня, че именно в сложните системи възникват „оранжерийни” условия за действие на когнитивен ред.

И така, шумът е непериодична, нерегулярна промяна в параметъра на явление от всякакъв вид. В същото време шумът на интегралните параметри (шумът, който се произвежда от явление като цялост) е от особен интерес за нас, защото ни позволява да чуем „същността на явлението“, дори и да не се поддава на нормален структурен анализ. По-специално параметрите на шума позволяват да се определи кой ред контролира феномена - физически или когнитивен.

Класически и добре разработен метод за анализ на шума е спектралният анализ. Казано по-просто, този метод се основава на трансформацията на Фурие, която представлява количество, което се променя за избран период от време S(t)като сума от хармоници с множество честоти:

Нека например разгледаме шумов сигнал с продължителност 1 секунда. Може да се представи като сума от периодични (хармонични) сигнали с честоти 1, 2, 3, 4, 5 ... херца. Всеки от членовете на тази сума има формата на косинусова вълна и е честотен компонент на оригиналния сигнал. Освен това, в зависимост от сигнала, приносът на различните компоненти ще бъде различен, което се отразява в различни коефициенти A1, A2, A3,...

След като изградим диаграма, на която нанасяме честотата на компонентите по оста X (това число съвпада с броя пъти, в които съответната косинусова вълна се вписва в началния интервал с продължителност 1 секунда), а по оста Y съответния коефициент А, на квадрат, получаваме честотен спектър на мощносттаоригиналния шумов сигнал, който ясно отразява приноса на всеки хармоник към мощността на общия сигнал.

Ако не разбирате много добре за какво говорим тук, препоръчвам ви първо да прочетете едно много просто въведение в теорията на периодичните процеси и трансформациите на Фурие. Написана е така, че дори хора с хуманитарни науки могат да я разберат. Интуитивното разбиране на спектъра на мощността на флуктуациите и шума ще бъде от голяма полза, докато четете Пролозите по-късно.

Нека обърнем внимание на връзката между честотните компоненти на реда на Фурие и хармоничния ред. Ако продължителността на оригиналния сигнал е 1 секунда, тогава първият хармоник има честота 1 Hz. и времетраене 1 сек. Вторият хармоник има двойно по-висока честота от първите 2 Hz. и период 1/2 сек. (т.е. в рамките на 1 секунда прави две пълни трептения). Третият хармоник има честота 3 Hz. и период 1/3 сек. и т.н. Серията от хармонични периоди точно съответства на важната за нас хармонична серия:

Неравномерните промени в параметрите на различни явления са изключително чести и се изучават отдавна, включително чрез спектрален анализ. Оказа се, че от спектърна гледна точка най-разпространени са три вида шум. Оказа се също, че спектрите на тези шумове съответстват на мощностни функции. На тези шумове са дадени цветни кодове: бял шум, кафяв шумИ розов шум. След това ще говорим за всеки от тях.

бял шум

Белият шум е шум, чиито честотни компоненти имат приблизително еднаква мощност във всички честотни диапазони. Благодарение на това свойство той получи своето наименование: смята се, че бялата слънчева светлина е равномерна смес от електромагнитни трептения с различни честоти. По аналогия бял шум започва да се нарича всеки сигнал, който има характерен плосък спектър. Например, ето типична проба от бял шум и съответния му спектър на мощност:

Както виждаме, спектърът не показва систематични отклонения от хоризонтална равна линия. И осредняване на спектрите голямо числопроби от бял шум или осредняване върху съседни честоти, ще получим плоска хоризонтална линия.

В природата този тип шум се наблюдава най-често във връзка с топлинни флуктуации, например топлинният шум в полупроводниците има този спектър - ако включим някакъв електронен усилвател на пълна сила, ще чуем тихо съскане - това е термично бяло шум.

Белият шум е забележителен, защото има много прост цифров начин за генерирането му. Нека вземем някакъв числов диапазон и изберем числа от него напълно произволно. Комбинирайки резултатите в един ред, получаваме поредица от числа, която има спектър на бял шум. Това води до естественото обяснение на белия шум като резултат от напълно случайни процеси. Например, това може да обясни топлинния шум в полупроводниците.

Кафяв шум

Спектърът на кафявия шум съответства на степенна функцияс показател -2. Този шум получи името си от фамилното име Браун, което беше името на откривателя на „Брауновото“ движение. Гледайки растителния прашец във вода под микроскоп, той открива, че частиците се движат хаотично, вместо да остават неподвижни. Това се обяснява със случайни удари на водни молекули, удрящи поленови частици. В резултат на това частиците бавно се носят хаотично и се скитат. Идеята за произволна разходка е добре илюстрирана от външен видкафяв сигнал:

Въпреки това, чрез конструиране на същия спектър в двойни логаритмични координати, ние напълно изясняваме съответствието на спектъра със степенна функция:

Въпреки случайните отклонения, спектърът очевидно се вписва в права линия, съответстваща на експонента -2. Чрез осредняване на много шумови проби или изглаждане на съседни точки, получаваме почти права линия.

Кафявият шум се произвежда числено толкова просто, колкото белият шум - и демонстрира дълбокото родство между двете. За да получите кафяв шум, на всяка стъпка не трябва просто да приемате произволни числа като следваща стойност на сигнала, а да добавяте произволна стойност към предишната стойност на сигнала. Например, ако в предишната стъпка сигналът е имал стойност 100 и сме получили произволно число -7, тогава следващата стойност на сигнала ще бъде 93.

С други думи, в белия шум случайната променлива е всяка следваща стойностсигнал, а в кафяво е случайната променлива промяна на сигнала(ето защо казват, че белият шум е диференциално производно на кафявия шум).

Характерният блуждаещ вид на кафявия шум показва важната му разлика от белия шум: белият шум представлява колебания, които се намират в определена лента, отвъд която те практически не излизат. Напротив, кафявият шум, ако му се даде достатъчно време, гарантирано ще напусне всяка, дори много голяма, лента от стойности:

В тази връзка е обичайно да се казва, че белият шум е стационарени кафяво - нестационарни. (Забележете как това прилича на концепцията за конвергентни и дивергентни числови серии).

Кафявият шум е широко разпространен при явления от различно естество. Това се случва навсякъде, където има произволно увеличение на параметри. Например при брауновото движение на микрочастиците такъв параметър е координатата на частиците. Кафявият спектър съответства добре на нормалното движение на борсовите котировки, което също се състои от увеличения на стойността на акциите, които са близки до случайни. Като цяло, когато имаме стойност, която по някаква причина няма тенденция да се променя мигновено, а само на относително малки стъпки, срещаме флуктуации, които имат кафяв спектър на шума. Естествено, физическата реалност, в която има много такива инерционни величини (координати на телата, техните импулси и т.н.), дава много примери за кафяв шум.

Ако белият шум звучи подобно на шума от падащ пясък или шума в електронен усилвател, тогава кафявият шум, поради огромното превъзходство на ниските честоти, е подобен на шума в цеха на машиностроителен завод, който е пълен със силното и „тежко“ бръмчене на огромни модули.

Розов шум

Розовият шум или трептящият шум е шум, чийто спектър на мощност съответства на степенна функция с показател -1. Формално, според междинния показател (за кафявото е -2, за бялото е 0), розовият шум е точно по средата между кафявия и белия шум. Това също се илюстрира от типичния външен вид на розов шум:

Шумът не е толкова „плосък“ като белия, но също така не се разсейва толкова много, колкото кафявия.

Розовият шум получава името си от аналогията си с цветовия спектър на електромагнитните вълни. Бялата светлина има равномерен плосък спектър и ако увеличите мощността на нискочестотните компоненти - а те са отговорни за червената област на цветовия спектър - тогава Бяла светлинаще стане червеникаво, розово. Това е, което прави спектъра на розовия шум различен: ниските честоти са по-мощни в него. (но трябва да помним, че ако погледнем спектъра не в логаритмични, а в обикновени координати, ще видим, че в действителност компонентите с най-ниска честота са многократно по-мощни от останалите. По аналогия това съответства на ситуацията, когато червено радиацията е многократно по-силна от другите, прекъсвайки ги, така че по-точно трябва да се нарече розов шум червен).

Розовият шум се наблюдава при различни явления. За първи път беше забелязано във физиката на полупроводниците, при флуктуациите на тока през полупроводниците, когато беше открито, че в допълнение към обикновения топлинен шум, те съдържат шум, който има степенен спектър с показател около -1. Това става особено забележимо при ниските честоти, където този шум има максимална мощност. Във физиката този шум се нарича „шум на трептене“, трептящ шум и произходът му все още остава загадка. Има наистина странни свойства. Например, оказа се, че дори в полупроводниците, напълно изолирани от външен свят, поради температурни промени и т.н., възникват бавни флуктуации на тока с продължителност седмици и дори месеци с розов спектър. От гледна точка на съвременната физика това не може да бъде обяснено задоволително, тъй като се смята, че в полупроводниците не могат да възникнат обратими процеси в такъв времеви мащаб. Проблемът стана още по-сериозен, когато беше открито, че трептящият шум присъства не само в полупроводниците, но и в почти всяка проводяща среда. Това сложи край на обясненията (които обаче са доста сложни), базирани на уникални свойстваполупроводници, като наличие на контактни равнини между области с различна проводимост и др.

Проблемът с трептящия шум се утежнява от факта, че досега не е имало достатъчно прост и прозрачен числен модел, който да генерира розов шум. И ако не разбираме принципно как може да се създаде розов шум, тогава ни е трудно да обясним как възниква той в природните явления.

Загадката на шума от трептенето обаче би останала силно специализирана тема, ако шум с такъв спектър не беше открит в много други явления от много различно естество. Няма да ги изброяваме тук - вече е писано много по темата за розовия шум - но ще дадем само няколко примера, които са важни за нас. Първо, звуците на човешката реч, както и повечето музикални произведения от различни стилове и нации, имат розов спектър. Второ, колебанията в електрическите потенциали на отделните неврони в мозъка имат розов спектър и като цяло електроенцефалограмите на мозъка на здрави хора имат този спектър.

За ухото розовият шум не е толкова „плосък“ и „скучен“ като белия шум, но също така не е толкова потискащо „тежък“ като кафявия шум. Най-близкото нещо, което може би прилича е звукът на водопад, когато сме близо до него.

Розовият шум понякога се нарича " 1/f шум", тъй като уравнението на спектъра на мощността за розов шум съответства на степенна функция:

Където W(f)- мощността на хармоника с честота f, W(1)е мощността на първия хармоник и f- честота. Естествено, по аналогия можем да обозначим кафявия шум като „1/f² шум“, тъй като уравнението на неговия спектър е:

Основни "цветове" на шума

Цветовите съответствия на различни видове шумови сигнали се определят с помощта на графики (хистограми) на спектралната плътност, т.е. разпределението на мощността на сигнала по честотите.

бял шум