Rumore- oscillazioni casuali di varia natura fisica, caratterizzate dalla complessità della loro struttura temporale e spettrale.

• Originariamente la parola rumore si riferiva esclusivamente alle vibrazioni sonore, ma nella scienza moderna è stato esteso ad altri tipi di vibrazioni (radio, elettricità).

  Classificazione del rumore

  Rumore- un insieme di suoni aperiodici di varia intensità e frequenza. Da un punto di vista fisiologico, il rumore è qualsiasi suono percepito in modo sfavorevole.

  Per spettro

  I rumori si dividono in stazionari e non stazionari.

  Per la natura dello spettro

  In base alla natura dello spettro, il rumore si divide in:

• rumore a banda larga con uno spettro continuo di ampiezza superiore a 1 ottava;
• rumore tonale, nello spettro del quale sono presenti toni pronunciati. Un tono si considera pronunciato se una delle bande di frequenza di terzo d'ottava supera le altre di almeno 7 dB.

Per frequenza (Hz)

In base alla risposta in frequenza il rumore si divide in:

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

Secondo le caratteristiche del tempo

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

Per natura dell'evento

• Meccanico
• Aerodinamico
• Idraulico
• Elettromagnetico

  Misurazione 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.

  I livelli di rumore sono spesso misurati in decibel.

  Intensità del suono in decibel

• Conversazione: 40-45
• Ufficio: 50-60
• Via: 70-80
• Fabbrica (industria pesante): 70-110
• Motosega: 100
• Lancio del jet: 120
• Vuvuzela: 130

Fonti di rumore

Fonti rumore acustico qualsiasi vibrazione nei mezzi solidi, liquidi e gassosi può servire; Nella tecnologia, le principali fonti di rumore sono vari motori e meccanismi. In genere è accettata la seguente classificazione del rumore in base alla fonte: - meccanico; - idraulico; - aerodinamico; - elettrico.

L'aumento del rumore di macchine e meccanismi è spesso segno di malfunzionamenti o di progetti irrazionali. Le fonti di rumore nella produzione includono trasporti, apparecchiature tecnologiche, sistemi di ventilazione, unità pneumatiche e idrauliche, nonché fonti che causano vibrazioni.

Rumori non acustici

Rumore elettronico- fluttuazioni casuali di correnti e tensioni nei dispositivi radioelettronici derivano da un'emissione irregolare di elettroni nei dispositivi elettrici a vuoto (rumore di sparo, rumore di sfarfallio), processi irregolari di generazione e ricombinazione di portatori di carica (elettroni e lacune di conduzione) nel semiconduttore dispositivi, movimento termico dei portatori di corrente nei conduttori (rumore termico), radiazione termica della Terra e dell'atmosfera terrestre, nonché pianeti, Sole, stelle, mezzo interstellare, ecc. (rumore spaziale).

Impatto del rumore sull'uomo

Il rumore nella gamma audio porta ad una diminuzione dell'attenzione e ad un aumento degli errori durante l'esecuzione di vari tipi di lavoro. Il rumore rallenta la reazione di una persona ai segnali provenienti da dispositivi tecnici. Il rumore deprime il sistema nervoso centrale (SNC), provoca cambiamenti nella frequenza respiratoria e nella frequenza cardiaca, contribuisce a disturbi metabolici, all'insorgenza di malattie cardiovascolari, ulcere gastriche e ipertensione. In caso di esposizione a livelli elevati di rumore (oltre 140 dB), sono possibili la rottura dei timpani, contusioni e, a livelli ancora più elevati (oltre 160 dB), la 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, negli edifici residenziali e pubblici e negli ambienti residenziali”.

La normalizzazione del rumore nella gamma audio viene effettuata utilizzando due metodi: secondo lo spettro del livello di rumore massimo e secondo dBA. Il primo metodo fissa i livelli massimi ammissibili (MAL) in nove bande d'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 non è noto lo spettro del rumore reale. L'indicatore normalizzato in questo caso è il livello sonoro equivalente del rumore costante a banda larga, che ha lo stesso impatto su una persona del rumore reale non costante, misurato sulla scala A di un fonometro.

Colori del rumore

Colori del rumore- un sistema di termini che assegna 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 di un processo casuale) e gli spettri dei vari colori della luce visibile. Questa astrazione è ampiamente utilizzata nei settori della tecnologia che si occupano del rumore (acustica, elettronica, fisica, ecc.).

rumore bianco

rumore bianco- rumore stazionario, le cui componenti spettrali sono distribuite uniformemente su tutta la gamma di frequenze interessate. Esempi di rumore bianco sono il rumore di una cascata vicina (il rumore di una cascata lontana è rosa, poiché le componenti del suono ad alta frequenza sono attenuate nell'aria più di quelle a bassa frequenza) o il rumore Schottky sui terminali ad alta resistenza. Prende il nome dalla luce bianca, che contiene onde elettromagnetiche di frequenze attraverso l'intera gamma visibile della radiazione elettromagnetica.

In natura e nella tecnologia non esiste rumore bianco “puro” (cioè rumore bianco avente la stessa potenza spettrale a tutte le frequenze) (poiché un segnale del genere avrebbe una potenza infinita), ma qualsiasi rumore la cui densità spettrale è lo stesso (o leggermente diverso) nella gamma di frequenze in esame.

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 attraverso tutte le dimensioni dello spazio multidimensionale in cui viene considerato il segnale. 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 sia incorrelato nel tempo (o in qualsiasi altro argomento) non determina i suoi valori nel dominio del tempo (o di qualsiasi altro argomento considerato). Gli insiemi ricevuti dal segnale possono essere arbitrari a meno della 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 zero e uno non è correlata. Anche i segnali che hanno una distribuzione continua (come una distribuzione normale) possono essere rumore bianco.

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

Rumore sfarfallio, rumore rosa

rumore di sfarfallio (rumore di sfarfallio, Rumore 1/f, A volte rumore rosa nel senso stretto e applicato di tale 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. Solitamente menzionato in relazione alla corrente continua.

Il rumore tremolante ha lo spettro del rumore rosa, motivo per cui a volte viene chiamato così. Tuttavia, bisogna distinguere tra rumore rosa, come modello matematico di un segnale di un certo tipo, e rumore flicker, come fenomeno ben definito nei circuiti elettrici.

Nel 1996, presso l'Istituto di Termofisica, Ramo degli Urali dell'Accademia Russa delle Scienze, V.P. Koverdoy e V.N. Skokov scoprirono sperimentalmente intense pulsazioni termiche durante la transizione dal regime di ebollizione a bolle di azoto liquido al regime di ebollizione a film nella regione termica di un superconduttore ad alta temperatura. Lo spettro di queste pulsazioni corrisponde al rumore di sfarfallio

Rumore rosso

Rumore rosso (Rumore browniano) è un segnale di rumore che produce il moto browniano. Perché in inglese si chiama Rumore marrone (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 la frequenza e, analogamente al rumore bianco, in pratica deve essere limitata in frequenza. All'orecchio, il rumore blu viene percepito come più nitido del rumore bianco. Il rumore blu si ottiene differenziando il rumore rosa; i loro spettri sono simili a uno specchio.

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, analogamente al rumore bianco, in pratica deve essere limitato in frequenza. Il rumore viola si ottiene differenziando il rumore bianco. Lo spettro del rumore viola è lo specchio opposto dello spettro del rosso.

Rumore grigio

Termine rumore grigio si riferisce ad un segnale di rumore che ha la stessa intensità soggettiva per l'udito umano sull'intera gamma di frequenze percepite. Lo spettro del rumore grigio si ottiene sommando gli spettri del rumore browniano e del rumore viola. Nello spettro del rumore grigio, un ampio “calo” è visibile alle medie frequenze, ma l’orecchio umano percepisce soggettivamente il rumore grigio come uniforme nella densità spettrale (senza predominanza di alcuna frequenza).

Il glossario dello standard federale americano di telecomunicazioni 1037C 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 presenta strisce di energia zero sparse in tutto lo spettro. Queste strisce si trovano alle frequenze delle note musicali.

Rumore rosso

Il rumore rosso può essere un sinonimo di rumore browniano o rosa, oppure una designazione del rumore naturale caratteristico di grandi corpi d'acqua: mari e oceani che assorbono le alte frequenze. Si sente il rumore rosso dalla riva proveniente da oggetti distanti situati nell'oceano.

Rumore verde

Il rumore verde è il rumore dell'ambiente naturale. Simile al rumore rosa con una regione di frequenza migliorata intorno a 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 potere"). Utilizzato per simulare vari processi naturali. Considerato caratteristico dei "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 prevalentemente energia zero tranne alcuni picchi

Gli scienziati hanno determinato quali film attirano l'attenzione degli spettatori più di altri. Si è scoperto che i film più affascinanti sono basati sul cosiddetto rumore rosa. Il lavoro dei ricercatori è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Psychological Science. New Scientist ne scrive brevemente.

Gli scienziati hanno preso come punto di partenza per il loro lavoro uno studio condotto negli anni '90 del secolo scorso. Un gruppo di specialisti osservava gli spettatori che guardavano un film. Si è scoperto che i periodi di tempo durante i quali la loro attenzione era occupata dal film erano distribuiti in un modo molto caratteristico. I ricercatori hanno applicato un’operazione matematica nota come trasformata di Fourier alla distribuzione per produrre rumore rosa. Con questo termine si intende il rumore la cui densità spettrale è inversamente proporzionale alla sua frequenza. Puoi ascoltare il rumore rosa.

Gli autori del nuovo studio hanno deciso di verificare se la distribuzione della durata dei frammenti da un taglio all'altro presenta le caratteristiche del rumore rosa. Gli scienziati hanno analizzato 150 dei film di Hollywood con i maggiori incassi realizzati tra il 1935 e il 2005. Si è scoperto che durante il montaggio di film negli ultimi anni, i modelli di rumore rosa vengono utilizzati più spesso.

Secondo i ricercatori, i film basati sul rumore rosa sono popolari perché corrispondono ai modelli di attenzione delle persone. Gli autori ritengono che i produttori cinematografici utilizzino il rumore rosa involontariamente: stanno semplicemente ripetendo i principi della costruzione di film popolari in cui hanno trovato una tecnica di successo.

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Foglio informativo

“Colori” fondamentali del rumore

Le corrispondenze cromatiche di vari tipi di segnali di rumore vengono determinate utilizzando grafici (istogrammi) di densità spettrale, ovvero la distribuzione della potenza del segnale sulle frequenze.

rumore bianco

Altro

Esistono altri colori “meno ufficiali”:

Rumore arancione

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

Rumore rosso

Il rumore rosso può essere un sinonimo di rumore browniano o rosa, oppure una designazione del rumore naturale caratteristico di grandi corpi d'acqua: mari e oceani che assorbono le alte frequenze. Si sente il rumore rosso dalla riva proveniente da oggetti distanti situati nell'oceano.

Rumore verde

Il rumore verde è il rumore dell'ambiente naturale. Simile al rumore rosa con una regione di frequenza potenziata intorno a 500 Hz.

Rumore nero

Il termine "rumore nero" ha diverse definizioni:

Appunti

Guarda anche

Letteratura

• Yellot, John I. Jr., "Conseguenze spettrali del campionamento dei fotorecettori nella retina di Rhesus". Scienza, volume 221, pagine 382-385, 1983.