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噪声自身就有“色彩”吗?

小时候,咱们或许都有过这样浪漫的幻想:闭上眼睛,倾听大天然的声响,波浪声是蓝色的,松涛声是绿色的,鸟叫声是黄色的……如同只听声响,一个五颜六色的国际就浮现在脑海中。生物学中将这样的现象叫做联觉,是咱们从声响联想到相关视觉形象的成果,像先天瞎子这样从来没有看过相关事物的人不会有这样的联想。但其实,声响自身就有“色彩”。

五颜六色的声响

咱们现已知道,人眼看到的色彩其实是可见光。光是一种电磁波,人眼可见光的波长在380~780纳米之间,能够影响人眼发生电信号,并终究由大脑“翻译”成色彩。频率低的光波被“翻译”成暖色调,频率高的光是冷色调的,而所谓白色,其实是各种不同频率的光混合而成的色彩。无独有偶,科学家们用相同的办法界说了噪声的“色彩”。

“白噪声”与白光相似,是一种不同频率的声响均匀混合而成的噪声。咱们在听收音机或看电视时,咱们听到一片沙沙声或看到满屏“雪花”,这种声响便是白噪声,这是由于此刻收音机或电视机无法接纳到固定电台的频率,而是接纳到了许多来自多个电台或其他搅扰的无线信号,这些不同频率的信号叠加在一起,就成了白噪声。

粉赤色是一种由赤色和白色混合而成的色彩,为了让白噪声更柔软,科学家们也“混搭”出了粉噪声。声响有着不同的频率,而人耳对高频信号比对低频信号更灵敏,也便是说,关于相同能量的高频信号和低频信号,人们会感觉高频信号的声响听起来更大。所以,人们在听到白噪声时,往往会觉得尖利尖锐,正是由于对白噪声中的高频信号更灵敏的原因。为了处理这个问题,专家对白噪声做了以下处理:增强低频信号声强,削弱高频信号强度,这样就诞生了“温顺”的粉噪声。

而咱们咱们进一步强化这个处理办法,即把低频信号增强得比粉噪声更强,愈加弱化高频信号,就会得到更“红”的噪声——褐噪声。在英文中,褐色作为人名是布朗的意思,因而褐噪声也被称为布朗噪声。由于褐噪声的频率信号跟液体中的颗粒很相似,没有固定的形式,而是随机改变的,这种运动方法被称为布朗运动。褐噪声的低频相关于其他色彩的噪声更大,因而也更柔软。

蓝色是一种高频的冷色调,而“蓝噪声”也是高频信号占主导的噪声,人们把白噪声的低频部分加以按捺,高频部分增强,这样处理后就得到了蓝噪声。相似地,咱们这种操作进一步强化,蓝噪声就会变成紫噪声。

色彩不同,效果不同

科学家们之所以把噪声分红这么多种“色彩”,是由于它们有着不同的效果。

白噪声是最早被人类发现并运用的,咱们以为下雨的声响、波浪敲打岩石的声响或许风吹过树叶的沙沙声都是白噪声。由于这些声响都有让人疏忽其他声响、放松身心的效果,因而能够用来医治精神疾病,比方能让失眠患者赶快入眠、安慰多动症儿童躁动不安的心情等。在闹市区学习和上班的人群能够运用白噪声来屏蔽杂声,进步作业效率。当听到某种很大声的特定声响时,会很简单招引人们的注意力,让人们不自觉地想一探终究,但咱们听到的是一片喧闹而无含义的嗡嗡声时,人们的好奇心就会下降,更有利于他们会集注意力。

在科研作业中,研究人员甚至会自动在勘探信号中参加白噪声。当需求勘探的原始信号强度很弱时,研究人员能够挑选在原始信号中参加一段白噪声,由于白噪声中包含着各种频率的信号,其间那些与原始信号频率附近的信号会跟原始信号发生共振,使原始信号的强度添加,上升到可勘探的水平。与此同时,白噪声的信号强度坚持不变,这样,在后期信号处理时,也能够很简单地将白噪声与原始信号别离开来,简化了信号勘探作业。

粉噪声与白噪声同为多音频噪声,但声能相对较低,可用于扬声器低频部分的声学功用测验和调理,比方咱们常说的“煲机”。煲机指的是在正式运用新耳机前,先播映几个小时的音乐激活耳机的进程,“煲”过的耳机运用起来功能更安稳。这是为什么呢?耳机之所以会发出声响,是由于内部的振膜在声波的效果下发生振荡而发声,而新耳机的振膜在运用前弹性不大,不太能跟得上声波的改变,导致播映的声响会比较“生硬”。而用多种音频共存的粉噪声煲机,就像用不同力道全方位捶打咱们过劳后生硬的肌肉相同,能快速地松懈振膜,进步振膜的弹性,之后播映的音乐就会愈加天然了。

低频能量小、高频能量会集的蓝噪声,在多媒体处理和计算机图形学范畴有很大的效果。电子图画和视频是由许多像素点按特定的规则调集而成,而采样正是成像的必备进程,是指在给定区域内发生满意必定散布特性的点集图画。其间,蓝噪声采样是最重要的一种采样技能,由于蓝噪声采样能使像素点散布既满意随机性又满意均匀性,这些性质在图画点绘、烘托、纹路组成、几许处理等方面有着广泛的运用。能够说,咱们现在看到的这些高清图画和视频都离不开蓝噪声的协助。

除了以上“各色”噪声外,还有红噪声、橙噪声、灰噪声和黑噪声等,噪声无处不在,对咱们既有害处也有许多优点,好好知道并运用噪声,国际将会更精彩。

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