מדענים קבעו אילו סרטים מושכים את תשומת הלב של הצופים יותר מאחרים. התברר שהסרטים המרתקים ביותר מבוססים על מה שנקרא רעש ורוד. עבודת החוקרים התקבלה לפרסום בכתב העת Psychological Science. New Scientist כותב על כך בקצרה.

המדענים לקחו מחקר שנערך בשנות ה-90 של המאה הקודמת כנקודת המוצא לעבודתם. קבוצה של מומחים צפו בצופים צופים בסרט. התברר שפרקי הזמן שבהם תשומת הלב שלהם נכבשה על ידי הסרט הופצו בצורה מאוד אופיינית. החוקרים יישמו פעולה מתמטית המכונה טרנספורמציות פורייה על ההתפלגות כדי לייצר רעש ורוד. מונח זה מתייחס לרעש שהצפיפות הספקטרלית שלו עומדת ביחס הפוך לתדר שלו. אתה יכול להאזין לרעש ורוד.

מחברי המחקר החדש החליטו לבדוק האם להתפלגות משך השברים מחיתוך אחד למשנהו יש מאפיינים של רעש ורוד. מדענים ניתחו 150 מהסרטים ההוליוודיים הרווחיים ביותר שנעשו בין 1935 ל-2005. התברר כי בעת עריכת סרטים שנים האחרונותדפוסי רעש ורודים נמצאים בשימוש נפוץ יותר.

לדברי חוקרים, סרטים המבוססים על דפוסי רעש ורודים פופולריים מכיוון שהם תואמים לדפוסי הקשב של אנשים. המחברים מאמינים שמפיקי סרטים משתמשים ברעש ורוד שלא במתכוון - הם פשוט חוזרים על עקרונות בניית סרטים פופולריים שבהם מצאו טכניקה מוצלחת.

_________________________________________________________________

דף מידע

רעש לבן. מה היתרון?

אתה יודע מה זה רעש לבן? האם אי פעם הרגשת את ההשפעות שלו? מה היתרון של רעש לבן, והאם יש דבר כזה באופן עקרוני?

אני אנסה לענות על השאלות האלה עכשיו!

אז, רעש לבן הוא רעש נייח, שמרכיביו הספקטרליים מחולקים באופן שווה על כל טווח התדרים המעורבים, כפי שאומרת לנו ויקיפדיה. במילים אחרות, זוהי קרינת פס רחב המורכבת מכל אורכי הגל בעלי אותה עוצמה בערך או הספקטרום המרבי האפשרי של אורכי גל שונים כל כך.

הוא קיבל את שמו באנלוגיה לאור הלבן - השפעה הנצפית בחלק הגלוי של אור השמש: אם כל הצבעים של ספקטרום האור הנראה יתערבבו, הם יתנו צבע לבן.

בטווח התדרים הנשמע, דוגמה לרעש לבן הוא צליל של מפל.

בהמשך למטאפורה מדעית כזו!

יש גם את הרעיון של רעש צבעוני: רעש צבעים שונים. ובין כל הגיוון שלהם הערך הגבוה ביותריש שלושה סוגי רעשים: רעש לבן, רעש חוםורעש ורוד.

כל שלושת סוגי הרעש העיקריים נפוצים:

כאשר גורמים שונים מעורבבים באופן אקראי, א רעש לבן- ניתן לשמוע אותו, למשל, על ידי כוונון רדיו ישן לגל שאין לו תחנות רדיו. דוגמה נוספת היא רעש תרמי במוליכים למחצה. הוא נוצר על ידי רעידות כאוטיות של אטומים ועם הגברה גבוהה הוא די נשמע בכל מכשיר להפקת קול. מקור הרעש הלבן ברור - זה רק משחק מזל.

רעש חום.בתדרים נמוכים, לרעש יש יותר אנרגיה מאשר בתדרים גבוהים. רעש חום אקוסטי (או אדום) נשמע עמום בהשוואה לרעש לבן או ורוד. לצבע שלו אין שום קשר חוםהאור המתאים לו. חום - מהמילה חום, תנועה בראונית. לאוזן, רעש חום נתפס כ"חם" יותר מרעש לבן. הוא גם נפוץ בטבע, וזה לא מפתיע - אחרי הכל, הוא נוצר בהליכה אקראית. לדוגמה, זה מתאים לגלי ים, ובאופן טבעי, לתנועה בראונית של חלקיקים.

רעש ורוד, למרות מקורו הלא ברור, נפוץ ביותר. זה משך תשומת לב לראשונה כאשר פיזיקאים הבחינו שכמה התקני מוליכים למחצה משמיעים רעש מוזר. בנוסף לרעש הלבן התרמי הרגיל, הם מצאו נוכחות של רעש בעל יותר תדרים נמוכים ונמוכים מאוד. התברר שעוצמת הרעש הזה עומדת ביחס הפוך לתדר שלו והקשר הזה נכון אפילו לתדרים של אלפיות הרץ. משמעות הדבר היא שתהליכים מסוימים הנמשכים מספר ימים או יותר מתרחשים במוליכים למחצה, אשר יוצרים את הרעש הזה. זה נקרא "רעש הבהוב", שהוא כעת שם אחר לרעש ורוד. דוגמאות: הרעש המרוחק של מפל מים (מאחר ורכיבי צליל בתדר גבוה מוחלשים באוויר יותר מאלה בתדר נמוך), צליל של מסוק מעופף, רעש זה נמצא, למשל, גם בקצב הלב, ב. גרפים של פעילות חשמלית של המוח, בקרינה אלקטרומגנטית של גופים קוסמיים.

אני גם רוצה להדגיש רעש ירוק- רעש של הסביבה הטבעית. הספקטרום דומה לזה של רעש ורוד עם "ספייק" בסביבות 500 הרץ. רעש ירוק מציין גם את התדרים בטווח הביניים של רעש לבן.

כיצד משפיע רעש צבעוני על אדם?

כפי שבטח כבר ניחשתם - בדרכים שונות! כמובן שכל זה אינדיבידואלי. טעם וצבע... כמו שאומרים! אבל רבים שמו לב שהרעש הזה עוזר להתרכז אם יש סביבה רועשת בסביבה, עוזר להסיח את הדעת מכל מחשבה, להירגע, להירדם, להרגיע ילד בוכה ואפילו להרגיע. כְּאֵב רֹאשׁ!

כמו אלה מאפיינים מענייניםמצאתי באתר אחד באנגלית:

רעש לבן(בכל התדרים) הוא מסיכה יעילה של רעש זר מכיוון שהוא מכסה טווח רחב של ה"ספקטרום". זה מצוין לקריאה, ללימוד ולכל פעילות אחרת שדורשת ריכוז.

רעש ורוד(תערובת של תדרים גבוהים ונמוכים) יסייעו בהפגת מתחים ובהתמודדות עם מתח. זה יוצר סביבה טיפולית שמרגיעה את הנפש והגוף שלך.

רעש חום(משתמש נמוך תדרי שמע) עוזר לשפר את השינה, מסכות מצלצלות באוזניים ומפחית כאבי ראש. זה גם יעזור להרגיע את הילדים והחיות שלך.

הנה הקישור לאתר הזה: http://www.simplynoise.com/ יש גם נגן עם הצלילים האלה (בחלק העליון של העמוד), אתה יכול לנסות אותו!

הנה סרטון מעניין! הספקנים צריכים לחשוב על זה)))

כמובן שהכל אינדיבידואלי. וכנראה, אין לקוות להשפעה המופלאה של הצלילים הללו במאה אחוז. נסה את זה, תראה מה מתאים לך, אבל אל תגזים! רעשים... קולות טבע... כל זה טוב! אבל לפעמים עדיף לצאת לטבע (וכמעט כולם יכולים לעשות זאת פעם בשבוע!).

לגלי קול יש אופי שונה, והתוצאה של התנודות הכאוטיות שלהם היא רעש.

אנחנו תמיד מתמודדים עם רעש בפנים חיי היום - יום, יהיו אלה קולות של מכוניות, גשם, רכבת תחתית, ים, רוח. ישנם סוגים רבים ושונים של רעש. הם אפילו נבדלים על ידי צבע.

רַעַשׁ לבן- זה" רעש יומיומי" זה כולל:

• קול הים;
• קול הגשם;
• רשרוש לילה;
• רחש הנהר;
• רעש כביש מהיר;
• רעש הרכבות.

זה לא שלילי לאדם, אבל ההשפעה המתמשכת של צלילים בתדרים שונים יכולה לגרום לעלייה או ירידה בלחץ ובכאב בראש. עבור אנשים מסוימים, רעש לבן הוא תנאי חיוני שינה טובה. רוב האנשים אינם מסוגלים לחוות את החלומות שלהם בלילה אם אין "שששש" ידוע ברקע. מדוע להחלפת צלילים יומיומיים יש השפעה כובשת כל כך על אנשים? האם הרעש מגיע בצבעים אחרים?

הרעיון של החלפת רעש אחד באחר עשוי להיראות, במבט ראשון, מגוחך. האם יש טעם בזה? "אני לא יכול לישון בגלל צלילים מטרידים, תן לי להפעיל קצת רעש זר." נִפלָא. ועדיין, רוב האנשים מבטיחים שהם לא מוכנים להירדם במלואו ללא הרעש המתואר. ויש חברות שמוכנות להציע לכם לקנות מכשיר שמשחזר רעשים מותאמים לשינה קולית. מה קורה לגוף שלנו ברגעים אלו?

התשובה הקצרה היא שרעש לבן נוח לאנשים מסוימים.

ועכשיו תשובה מפורטת. רעש לבן הוא צליל נייח. הוא מורכב מאלמנטים רב-ספקטרליים. הם ממוקמים באופן שווה על פני ספקטרום התדרים המעורבים.

האם משהו ברור? בואו נדמיין קונצרט עם מספר גדולמוזיקאים. כל אחד מהם מנגן את התו. אנסמבל כזה משחזר בו זמנית צלילים רבים הנגישים לאוזנינו. זה מייצג רעש לבן.

קורה שאתה מתעורר מרעש, זו לא אשמתו. אתה מתעורר מחוסר העקביות והשינוי של הטון הצליל המופיע. רעש לבן חוסם שינויים חדים דומים, כאילו מגן עליך מפני צלילים פתאומיים או לא נעימים.

"הרעיון הבסיסי ביותר הוא שהשמיעה שלנו תמיד פעילה, גם בזמן שאנחנו ישנים", מסביר הסופר סת' הורוביץ. לכן אנשים רבים בוחרים להקשיב לרעש הלבן שנוצר על ידי כל מנגנון, ולא לנחירות האינטנסיביות ולאחר מכן הפוחתות של בעלם.

זה באמת נראה נכון. אם פתאום אתה לא אוהב רעש לבן במיוחד, נסה להקשיב לצלילי צלילים אחרים.

בשדות יישום, רעש בצבע ורוד ידוע כרעש הבהוב. קולו של מסוק שעף מעל הוא דוגמה נוצצתסוג זה של רעש. יש לו נפלא השפעה טיפוליתלדיכאון ונוירוזה. מחקרים עדכניים מצאו שאם סרטים בנויים על דפוסי רעש ורוד, אז הם אטרקטיביים יותר לצופי קולנוע מכיוון שהם מתאימים לדפוס של חלוקת תשומת הלב של אנשים.

ניתוח שנערך על ידי פרופסור Jue Zhang מאוניברסיטת פקין מצא שרעש, המכונה בצורה הכי מושכת "רעש ורוד", יכול לעזור לך להירדם הרבה יותר מהר.

רעש ורוד הוא סוג של צליל שבו לכל האוקטבות יש עוצמה שווה, או תדרים עקביים לחלוטין. דמיינו לעצמכם את קול הגשם היורד על האספלט או הרוח המרשרשת עלים של עצים.

רעשים של צבעים אחרים

• הרעש החום דומה לצליל של מפל. זה מפורסם בעובדה שכאשר זה מגיע לתהודה עם איברים אנושיים, רעש חום יוצר הפרעה בתפקוד מערכת העיכול. כאשר הרעש חזק, הוא עלול לגרום נזק לאנשים.
• רַעַשׁ של צבע כחוללפי חושי הקול, הוא חד יותר מרעש לבן. הסוג הזהנוצר עקב שינויים ברעש ורוד.
• לא רק שאין רעש כחול בעולם, אלא גם סָגוֹל. זה מתעורר עקב ניתוח ספקטרלי של רעש חום ולבן.
• הייחודיות של הרעש אפורהוא שבכל טווח התדרים הוא מכיל נפח זהה לאוזניים אנושיות. ספקטרום הרעש האפור מתרחש כאשר משולבים רעש חום ולבן. אדם מתייחס אליו בדומה ללבן.
• כתום או רעש צבע כתוםיש מצגת קשה מאוד עם נקודה מדעיתחָזוֹן. אבל זה קל מספיק להכנה - הושיטו לילדים צינורות סופרן מפלסטיק ותנו להם לקרש.
• רעש אדום אופייני למשאבי מים. אנו שומעים סוג זה של קול מחפצים רחוקים שנמצאים באוקיינוס ​​מהחוף.
• רַעַשׁ סביבה טבעיתהוא רעש ירוק.
• רעש שחור הוא מה שאנו מתגעגעים לפעמים בהמולת העיר: רעש שחור הוא שקט.

אין ספק, לא כולם מרוצים מהסוג הזה של רעש. אנשים בודדים, להיפך, הופכים רגישים יותר לקולות רקע. כנראה, חלקנו תופסים את הרעש האינסופי כנחל מרגיע, בעוד שאחרים חוטפים ממנו תווים בודדים חדים.

ההשפעה של צלילים על אנשים תלויה ב:

• רמות רעש;
• המאפיינים והטווח שלו;
• תקופת החשיפה;
• תופעות תהודה.
• מצב בריאותי;
• מאפיינים אישיים של אנשים ויכולת ההסתגלות של הגוף.

ההשפעה השלילית של הרעש מתבטאת בהשפעה על גישה רגשית, מוטיבציה, יוזמה, זה קורה, אבל בדרך כלל זה לא מתבטא בשום צורה בהידרדרות העבודה, אבל בכל זאת גורם אי נוחות לאנשים.

רעש, רעש נדנוד, רעשי שקשוק וחריקה עשויים להיות לא נעימים; הם מפחיתים את היכולת לבצע במהירות ובדייקנות תנועות מתואמות.

רעש רב עוצמה גורם לבעיות בזיהוי צבעים, ביכולת לקבוע זמן ומרחק, מפחית את איכות הראייה ומשנה תפיסה חזותית.

בתקופה שבין 18-45, אנו מסוגלים לעמוד בפני רעשים חזקים עם פחות בעיות מאשר אנשים צעירים יותר או להיפך, מבוגרים. נשים הן הרבה יותר טוב מגבריםלסבול רעש. אם יש לך לחץ דם גבוה, אז תסבול רעש חזק יותר מאנשים שזה נורמלי עבורם. מצד שני, במרחב מחיה רגיל אנשים לא קולטים רעשים רגילים. אדם לא יכול להתקיים בלי צלילים.

אם זה שקט ורגוע מדי סביב אדם, אז יש לכך השפעה שלילית על הרקע הרגשי, כי סוג זה של שתיקה הוא יוצא דופן עבור כל אחד מאיתנו.

2017, . כל הזכויות שמורות.

"צבעים" בסיסיים של רעש

התכתבויות צבע של סוגים שונים של אותות רעש נקבעות באמצעות גרפים (היסטוגרמות) של צפיפות ספקטרלית, כלומר חלוקת כוח האות על פני תדרים.

רעש לבן

אַחֵר

ישנם צבעים אחרים, "פחות רשמיים":

רעש כתום

רעש כתום הוא רעש מעין נייח עם צפיפות ספקטרלית סופית. בספקטרום של רעש כזה יש פסים של אנרגיה אפסית המפוזרים בכל הספקטרום. פסים אלו ממוקמים בתדרים של תווים מוזיקליים.

רעש אדום

רעש אדום יכול להיות מילה נרדפת לרעש בראוני או ורוד, או כינוי לרעש טבעי האופייני לגופי מים גדולים - ימים ואוקיינוסים שסופגים תדרים גבוהים. רעש אדום נשמע מהחוף מחפצים מרוחקים הנמצאים באוקיינוס.

רעש ירוק

רעש ירוק הוא הרעש של הסביבה הטבעית. דומה לרעש ורוד עם אזור תדר משופר בסביבות 500 הרץ.

רעש שחור

למונח "רעש שחור" יש מספר הגדרות:

הערות

ראה גם

סִפְרוּת

• Yellot, John I. Jr., "השלכות ספקטרליות של דגימת Photoreceptor in the Rhesus Retina." מדע, כרך 221, עמ' 382-385, 1983.

עד כה, דיברנו על סימנים של סדר קוגניטיבי, חתימות שניתן לראות אם התופעה הנחקרת מוצגת באופן דיסקרטי, כסט של מרכיבי מופע. אם חלק מהפרמטרים האינדיבידואליים של אלמנטים אלו תואמים לסטטיסטיקה של כוח, ובמיוחד לחוק Zipf, ניתן להניח שעבור תופעה זו הסדר הקוגניטיבי הוא כוח מסדר משמעותי, לפחות בחלק מהיבטיו. בדוגמאות שלנו, קבוצות כאלה היו ערים של רוסיה עם אוכלוסייתן, מילים של השפה הרוסית עם התדירות שלהן, אגמים של רוסיה עם האזור שלהם.

עם זאת, לא תמיד ניתן להציג את התופעה הנחקרת באופן דיסקרטי, כמבנה מרובה המורכב מאלמנטים בודדים. לפעמים מבנה התופעה הנחקרת אינו ניתן להבחין בצורה גרועה, כך שהוא אינו מיוצג כקבוצה; במקרים אחרים, פשוט לא נוכל לקבל סיכום סטטיסטי של הפרמטרים האישיים של מרכיבי התופעה. במצב כזה, עלינו להסתמך על המאפיינים ההוליסטיים הניתנים לצפייה של התופעה, ביניהם תפקיד מיוחד של רעשים.

אנו קוראים לרעש כל שינוי לא סדיר באחד מהפרמטרים האינטגרליים של התופעה הנצפית. לדוגמה, עבור אש בוערת, פרמטרים כאלה המשתנים בצורה לא סדירה הם עוצמת הקול ועוצמת הקרינה (כנראה שיש אחרים) - בעוד שאנחנו לא מבחינים איזה חלק של האש מייצר קול או קרינה, אנחנו לוקחים את זה כמכלול . אבל אתה יכול לתת כמה דוגמאות לרעשים מסוגים שונים שתרצה: עוצמת זרימת המכוניות בכביש המהיר, מחירי מניות, מפלס מי תהום, פעילות חשמלית של תאים, חוזק זרם במוליך, פעילות טקטונית וכו'. בכל אחת מהדוגמאות הללו אנו עוסקים בכמות מדידה הנתונה לתנודות.

במקרים רבים, התנודות הן תקופתיות, למשל, מרחק השמש מכדור הארץ משתנה מעת לעת, רמת הגאות והשפל משתנה מעת לעת, מיקום המטוטלת וכו'. עם זאת, דינמיקה תקופתית בדרך כלל מופיעה מאוד מערכות פשוטותנשלט על ידי סדר פיזי. נתמקד במערכות מורכבות ובתופעות שבהן תנודות הפרמטרים הן בדרך כלל לא סדירות, לא מחזוריות. הרשו לי להזכיר לכם שבמערכות מורכבות נוצרים תנאי "חממה" לפעולת סדר קוגניטיבי.

אז, רעש הוא שינוי לא תקופתי, לא סדיר בפרמטר של תופעה מכל סוג שהוא. יחד עם זאת, הרעש של פרמטרים אינטגרליים (רעש שנוצר על ידי תופעה בתור שלמות) מעניין אותנו במיוחד, מכיוון שהם מאפשרים לנו לשמוע את "מהות התופעה", גם אם היא אינה ניתנת לגישה ניתוח מבני רגיל. בפרט, פרמטרי רעש מאפשרים לקבוע איזה סדר שולט בתופעה – פיזי או קוגניטיבי.

שיטה קלאסית ומפותחת לניתוח רעש היא ניתוח ספקטרלי. במילים פשוטות, שיטה זו מבוססת על טרנספורמציה פורייה, המייצגת כמות המשתנה לאורך פרק זמן נבחר רחוב)כסכום ההרמוניות של תדר מרובה:

הבה, למשל, נבחן אות רעש באורך של שנייה אחת. זה יכול להיות מיוצג כסכום של אותות מחזוריים (הרמוניים) עם תדרים של 1, 2, 3, 4, 5 ... הרץ. לכל אחד מהתנאים של סכום זה יש צורה של גל קוסינוס והוא מרכיב תדר של האות המקורי. יתרה מכך, בהתאם לאות, התרומה של רכיבים שונים תהיה שונה, מה שבא לידי ביטוי במקדמים שונים A1, A2, A3,...

לאחר שבנו תרשים שעליו נשרטט את תדירות הרכיבים לאורך ציר ה-X (מספר זה עולה בקנה אחד עם מספר הפעמים שגל הקוסינוס המתאים משתלב במרווח ההתחלתי הנמשך שנייה אחת), ולאורך ציר Y המקדם המתאים א, בריבוע, אנחנו מקבלים ספקטרום הספק תדראות הרעש המקורי, המשקף בבירור את התרומה של כל הרמונית לעוצמת האות הכולל.

אם אתה לא מבין היטב על מה אנחנו מדברים כאן, אני ממליץ לך לקרוא תחילה מבוא פשוט מאוד לתיאוריה של תהליכים מחזוריים ותמרות פורייה. הוא כתוב בצורה כזו שאפילו אנשים במדעי הרוח יכולים להבין אותו. הבנה אינטואיטיבית של ספקטרום ההספק של תנודות ורעש תעזור מאוד כשאתה קורא את הפרולוגים מאוחר יותר.

נשים לב לקשר בין מרכיבי התדר של סדרת פורייה לסדרה ההרמונית. אם משך האות המקורי הוא שנייה אחת, אז להרמונית הראשונה יש תדר של 1 הרץ. ומשך 1 שנייה. להרמונית השנייה יש תדר כפול מה-2 הרץ הראשונים. ותקופה 1/2 שניה. (כלומר, תוך שנייה אחת הוא מבצע שתי תנודות שלמות). להרמונית השלישית יש תדר של 3 הרץ. ותקופה 1/3 שניות. וכו ' סדרת התקופות ההרמוניות תואמת בדיוק את הסדרה ההרמונית החשובה לנו:

שינויים לא סדירים בפרמטרים של תופעות שונות הם שכיחים ביותר ונחקרים מזה זמן רב, לרבות בעזרת ניתוח ספקטרלי. התברר שמבחינת ספקטרום, שלושה סוגי רעשים הם הנפוצים ביותר. התברר גם שהספקטרום של רעשים אלו תואם לפונקציות כוח. רעשים אלה מקבלים קודי צבע: רעש לבן, רעש חוםו רעש ורוד. בהמשך נדבר על כל אחד מהם.

רעש לבן

רעש לבן הוא רעש שלרכיבי התדר שלו יש אותו הספק בערך בכל טווחי התדרים. הודות לתכונה זו, הוא קיבל את ייעודו: מאמינים שאור שמש לבן הוא תערובת אחידה של תנודות אלקטרומגנטיות תדרים שונים. באנלוגיה, רעש לבן התחיל להיקרא כל אות שיש לו ספקטרום שטוח אופייני. לדוגמה, הנה מדגם רעש לבן טיפוסי וספקטרום ההספק המתאים לו:

כפי שאנו יכולים לראות, הספקטרום אינו מראה כל סטיות שיטתיות מקו שטוח אופקי. וביצוע ממוצע של הספקטרום מספר גדולדגימות רעש לבן או ממוצע על פני תדרים סמוכים, נקבל קו אופקי שטוח.

בטבע, סוג זה של רעש נצפה לרוב בקשר עם תנודות תרמיות, למשל, לרעש תרמי במוליכים למחצה יש את הספקטרום הזה - אם נפעיל איזה מגבר אלקטרוני בווליום מלא, נשמע שריקה רכה - זה לבן תרמי רַעַשׁ.

רעש לבן הוא מדהים כי יש דרך מספרית פשוטה מאוד ליצור אותו. בואו ניקח טווח מספרי כלשהו ונבחר ממנו מספרים באופן אקראי לחלוטין. שילוב התוצאות בשורה אחת, נקבל רצף של מספרים בעל ספקטרום רעש לבן. זה מוביל להסבר טבעי של רעש לבן כתוצאה מתהליכים אקראיים לחלוטין. לדוגמה, זה יכול להסביר רעש תרמי במוליכים למחצה.

רעש חום

הספקטרום של רעש חום מתאים פונקציית כוחעם אינדיקטור של -2. הרעש הזה קיבל את שמו משם המשפחה בראון, שהיה שמו של מגלה תנועת "הבראון". כשהסתכל על אבקת צמחים במים תחת מיקרוסקופ, הוא גילה שהחלקיקים נעים בצורה כאוטית במקום להישאר ללא תנועה. זה הוסבר על ידי השפעות אקראיות של מולקולות מים הפוגעות בחלקיקי אבקה. כתוצאה מכך, החלקיקים נסחפו באיטיות בכאוטיות ונדדו. הרעיון של הליכה אקראית מומחש היטב על ידי מראה חיצוניאות חום:

עם זאת, על ידי בניית אותו ספקטרום בקואורדינטות לוגריתמיות כפולות, אנו מבהירים לחלוטין את ההתאמה של הספקטרום לפונקציית חזקה:

למרות הסטיות המזדמנות, הספקטרום מתאים כמובן על קו ישר המתאים למעריך -2. על ידי ממוצע של דגימות רעש רבות או החלקה על נקודות שכנות, אנו מקבלים קו כמעט ישר.

רעש חום מופק מספרית בפשטות כמו רעש לבן - והוא מדגים את הקרבה העמוקה בין השניים. כדי לקבל רעש חום, בכל שלב לא צריך לקחת רק מספרים אקראיים כערך האות הבא, אלא להוסיף ערך אקראי לערך האות הקודם. לדוגמה, אם בשלב הקודם לאות היה ערך של 100, וקיבלנו מספר אקראי -7, אז ערך האות הבא יהיה 93.

במילים אחרות, ברעש לבן המשתנה האקראי הוא כל ערך הבאאות, ובחום המשתנה האקראי הוא שינוי אות(זו הסיבה שאומרים שרעש לבן הוא נגזרת דיפרנציאלית של רעש חום).

המראה הנודד האופייני של רעש חום מדגים את ההבדל החשוב שלו מרעש לבן: רעש לבן מייצג תנודות שנמצאות ברצועה מסוימת, שמעבר לה הן למעשה אינן עוברות. להיפך, רעש חום, אם יינתן לו מספיק זמן, מובטח שישאיר כל פס ערכים, אפילו גדול מאוד:

בעניין זה, נהוג לומר שרעש לבן הוא יַצִיב, וחום - לא נייח. (שימו לב כיצד זה דומה למושג של סדרות מספרים מתכנסות ומתפצלות).

רעש חום נפוץ בתופעות מסוגים שונים. זה מתרחש בכל מקום בו יש עלייה אקראית בפרמטרים כלשהם. לדוגמה, בתנועה הבראונית של מיקרו-חלקיקים, פרמטר כזה הוא הקואורדינטה של ​​החלקיקים. הספקטרום החום מתאים היטב לתנועה הרגילה של שערי המניות, המורכבת גם מעליות ערך של מניות הקרובות לאקראיות. באופן כללי, היכן שיש לנו ערך שמשום מה אינו נוטה להשתנות באופן מיידי, אלא רק במרווחים קטנים יחסית, אנו נתקלים בתנודות בעלות ספקטרום רעשים חום. מטבע הדברים, המציאות הפיזית, שבה יש הרבה כמויות אינרציאליות כאלה (קואורדינטות של גופים, הדחפים שלהם וכו'), מספקת דוגמאות רבות לרעש חום.

אם רעש לבן נשמע דומה לרעש של חול נופל או לרעש במגבר אלקטרוני, הרי שרעש חום, בשל העליונות העצומה של תדרים נמוכים, דומה לרעש בבית המלאכה של מפעל לבניית מכונות, שמתמלא עם זמזום חזק ו"כבד" של יחידות ענק.

רעש ורוד

רעש ורוד או רעש הבהוב הוא רעש שספקטרום ההספק שלו מתאים לפונקציית הספק עם מעריך -1. פורמלית, לפי מעריך הביניים (עבור חום זה -2, עבור לבן זה 0), רעש ורוד הוא בדיוק באמצע הדרך בין רעש חום ללבן. זה מומחש גם על ידי המראה האופייני של רעש ורוד:

הרעש אינו "שטוח" כמו לבן, אבל הוא גם לא נודד כמו חום.

רעש ורוד מקבל את שמו מהאנלוגיה שלו עם ספקטרום הצבעים של גלים אלקטרומגנטיים. לאור לבן יש ספקטרום שטוח אחיד, ואם אתה מגדיל את העוצמה של רכיבים בתדר נמוך - והם אחראים לאזור האדום של ספקטרום הצבעים - אז אור לבןיהפוך לאדמדם, ורוד. זה מה שהופך את הספקטרום של רעש ורוד לשונה: התדרים הנמוכים חזקים בו יותר. (אבל עלינו לזכור שאם נסתכל על הספקטרום לא בלוגריתמי, אלא בקואורדינטות רגילות, נראה שבמציאות רכיבי התדר הנמוכים ביותר חזקים פי כמה מהאחרים. באנלוגיה, זה מתאים למצב שבו אדום קרינה חזקה פי כמה מאחרים, וקוטעת אותם, אז יותר נכון יש לקרוא לרעש ורוד אָדוֹם).

רעש ורוד נצפה במגוון תופעות. זה הבחין לראשונה בפיזיקה של מוליכים למחצה, בתנודות זרם דרך מוליכים למחצה, כאשר התגלה כי בנוסף לרעש תרמי רגיל, הם מכילים רעש בעל ספקטרום חוק כוח עם אקספוננט של כ-1. זה הופך בולט במיוחד בתדרים נמוכים, שבהם לרעש הזה יש הספק מקסימלי. בפיזיקה, הרעש הזה נקרא "רעש הבהוב", רעש הבהוב, ומקורו עדיין נותר בגדר תעלומה. יש לו תכונות מוזרות באמת. לדוגמה, התברר כי אפילו מוליכים למחצה מבודדים לחלוטין עולם חיצוני, עקב שינויי טמפרטורה וכו', מתרחשות תנודות זרם איטיות הנמשכות שבועות ואפילו חודשים, בעלות ספקטרום ורוד. מנקודת המבט של הפיזיקה הנוכחית, לא ניתן להסביר זאת בצורה מספקת, שכן מאמינים ששום תהליכים הפיכים בסולם זמן כזה לא יכולים להתרחש במוליכים למחצה. הבעיה הפכה חמורה עוד יותר כאשר התגלה שרעש הבהוב קיים לא רק במוליכים למחצה, אלא כמעט בכל מדיה מוליכה. זה שם קץ להסברים (עם זאת, מורכבים למדי) שהתבססו עליהם מאפיינים ייחודייםמוליכים למחצה, כגון נוכחות של מישורי מגע בין אזורים בעלי מוליכות שונה וכו'.

בעיית רעש הבהוב מחמירה בשל העובדה שעד כה לא היה מודל מספרי פשוט ושקוף מספיק שיכול ליצור רעש ורוד. ואם אנחנו לא מבינים באופן עקרוני איך אפשר ליצור רעש ורוד, אז קשה לנו להסביר איך הוא נוצר בתופעות טבע.

עם זאת, המסתורין של רעש הבהוב יישאר נושא מיוחד מאוד אם רעש עם ספקטרום כזה לא יימצא בהרבה תופעות אחרות בעלות אופי שונה מאוד. לא נפרט אותם כאן - כבר נכתב הרבה על הנושא של רעש ורוד - אבל נביא רק כמה דוגמאות שחשובות לנו. ראשית, לצלילי הדיבור האנושי, כמו גם לרוב היצירות המוזיקליות של סגנונות ואומות שונות, יש ספקטרום ורוד. שנית, לתנודות בפוטנציאלים החשמליים של נוירונים בודדים במוח יש ספקטרום ורוד, ובאופן כללי, לאלקטרואנצפלוגרמות של המוח של אנשים בריאים יש ספקטרום זה.

לאוזן, רעש ורוד אינו "שטוח" ו"משעמם" כמו רעש לבן, אבל גם לא "כבד" מדכא כמו רעש חום. הדבר הכי קרוב שהוא כנראה דומה הוא קולו של מפל כשאנחנו קרובים אליו.

רעש ורוד מכונה לפעמים " רעש 1/fמכיוון שמשוואת ספקטרום ההספק עבור רעש ורוד מתאימה לפונקציית הספק:

איפה W(f)- כוחו של הרמוני בעל תדר ו, W(1)הוא כוחו של ההרמונית הראשונה, ו ו- תדירות. באופן טבעי, אנו יכולים באנלוגיה לייעד רעש חום כ"רעש 1/f²", מכיוון שמשוואת הספקטרום שלו היא: