Фликкер-шум
Nov. 14th, 2021 03:37 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
wunderwaffe"В настоящее время не существует ни одного вполне удовлетворительного объяснения этого явления"...
Пример шума не от мира сего -
"Один вид шума, который встречается в самых разнообразных системах (электронных, биологических, музыкальных и т. д.), и особенно в устройствах на твердом теле, приобрел широкую известность. Это является следствием его повсеместного распространения и одновременно сложности для теоретического изучения. Мы имеем в виду l/f-шум, или, как его иногда называют (исторически), токовый шум, фликкер-шум, шум контактов или избыточный шум.
Название 1/f связано с тем, что спектральная плотность энергии этого шума изменяется в зависимости от частоты как |f|^а, где значение а обычно колеблется в пределах -1,2—0,8. Эту зависимость наблюдают при понижении частоты до значений порядка 10^-6 Гц. Верхний ее предел установить трудно, так как он, как правило, маскируется тепловым или каким-либо другим шумом. Существуют различные теоретические трудности при исследовании 1/f-шума, главным образом касающиеся сходимости интегралов. В настоящее время не существует ни одного вполне удовлетворительного объяснения этого явления, хотя в некоторых случаях (например, при захвате электронов оксидным слоем на полупроводнике, как это происходит в МОП-полевых транзисторах) модели были получены. Похоже, однако, что такие модели имеют лишь ограниченное применение и не объясняют адекватно многие формы сигналов 1/f-шума.
...
могло показаться, что теоретическая модель 1/f-шума, основанная на последовательности случайных импульсов, выглядит обнадеживающе. Трудность на этом пути в том, чтобы найти физический механизм, который порождает импульсы, имеющие форму, задаваемую выражением (1.6). В настоящее время такой механизм неизвестен.
...
1/f-шум является универсальным типом флуктуации, он проявляется не только при измерениях в электронике, но и во всерасширяющемся ряде наблюдений в самых различных сферах. Это отмечено, например, для таких явлений природы, как землетрясения и грозы [46] и изменения уровня течения реки Нил [22], хотя, конечно, спектры, которые выявляются в таких случаях, нельзя считать спектрами мощности в обычном смысле этого слова. Кроме того, некоторые биологические системы также обладают l/f-шумом: нормальный период сердцебиения человека имеет флуктуации, спектральная плотность которых изменяется приблизительно по закону 1/f для частот ниже 0,3 Гц, подобную же форму имеет спектр флуктуации волн мозга, в частности так называемых а-волн на электроэнцефалограммах (ЭЭГ). Оба этих факта отметил Муша [52]. Хорошо известно, что нейромембраны обладают флуктуациями l/f, ряд ссылок на работы по исследованию такого шума в данной области привел Хуг [31]. Другой областью, где имеется 1/f-шум, является музыка. Восс и Кларк [68] обнаружили, что соотношение между интенсивностью и высотой звука в классической музыке (Моцарт, Бах, Бетховен, Дебюсси) в заладной, джазовой музыке, в музыке ансамбля «Битлз», а также в музыке различных эпох соответствует зависимости l/f. Возможно, еще более удивительным является то, что индивидуальное восприятие музыки существенно определяется видом ее спектра: так, три музыкальных отрывка, «скомпонованные» на основе случайных чисел и имевшие зависимости спектральных плотностей от частоты в виде l/|f|^2, 1/|f| и l/|f|^0 (белый шум), характеризовались слушателями как скучный 1|f|^2, раздражающий (белый шум) и доставляющий удовольствие 1/|f|."
(c) Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 399 с, ил.
"Философ бил в барабан и кричал: "Я произвожу философский шум! Этот шум не нужен никому, он даже мешает всем. Но если он мешает всем, то значит он не от мира сего. А если он не от мира сего, то он от мира того. А если он от мира того, то я буду производить его". (с)
Пример шума не от мира сего -
"Один вид шума, который встречается в самых разнообразных системах (электронных, биологических, музыкальных и т. д.), и особенно в устройствах на твердом теле, приобрел широкую известность. Это является следствием его повсеместного распространения и одновременно сложности для теоретического изучения. Мы имеем в виду l/f-шум, или, как его иногда называют (исторически), токовый шум, фликкер-шум, шум контактов или избыточный шум.
Название 1/f связано с тем, что спектральная плотность энергии этого шума изменяется в зависимости от частоты как |f|^а, где значение а обычно колеблется в пределах -1,2—0,8. Эту зависимость наблюдают при понижении частоты до значений порядка 10^-6 Гц. Верхний ее предел установить трудно, так как он, как правило, маскируется тепловым или каким-либо другим шумом. Существуют различные теоретические трудности при исследовании 1/f-шума, главным образом касающиеся сходимости интегралов. В настоящее время не существует ни одного вполне удовлетворительного объяснения этого явления, хотя в некоторых случаях (например, при захвате электронов оксидным слоем на полупроводнике, как это происходит в МОП-полевых транзисторах) модели были получены. Похоже, однако, что такие модели имеют лишь ограниченное применение и не объясняют адекватно многие формы сигналов 1/f-шума.
...
могло показаться, что теоретическая модель 1/f-шума, основанная на последовательности случайных импульсов, выглядит обнадеживающе. Трудность на этом пути в том, чтобы найти физический механизм, который порождает импульсы, имеющие форму, задаваемую выражением (1.6). В настоящее время такой механизм неизвестен.
...
1/f-шум является универсальным типом флуктуации, он проявляется не только при измерениях в электронике, но и во всерасширяющемся ряде наблюдений в самых различных сферах. Это отмечено, например, для таких явлений природы, как землетрясения и грозы [46] и изменения уровня течения реки Нил [22], хотя, конечно, спектры, которые выявляются в таких случаях, нельзя считать спектрами мощности в обычном смысле этого слова. Кроме того, некоторые биологические системы также обладают l/f-шумом: нормальный период сердцебиения человека имеет флуктуации, спектральная плотность которых изменяется приблизительно по закону 1/f для частот ниже 0,3 Гц, подобную же форму имеет спектр флуктуации волн мозга, в частности так называемых а-волн на электроэнцефалограммах (ЭЭГ). Оба этих факта отметил Муша [52]. Хорошо известно, что нейромембраны обладают флуктуациями l/f, ряд ссылок на работы по исследованию такого шума в данной области привел Хуг [31]. Другой областью, где имеется 1/f-шум, является музыка. Восс и Кларк [68] обнаружили, что соотношение между интенсивностью и высотой звука в классической музыке (Моцарт, Бах, Бетховен, Дебюсси) в заладной, джазовой музыке, в музыке ансамбля «Битлз», а также в музыке различных эпох соответствует зависимости l/f. Возможно, еще более удивительным является то, что индивидуальное восприятие музыки существенно определяется видом ее спектра: так, три музыкальных отрывка, «скомпонованные» на основе случайных чисел и имевшие зависимости спектральных плотностей от частоты в виде l/|f|^2, 1/|f| и l/|f|^0 (белый шум), характеризовались слушателями как скучный 1|f|^2, раздражающий (белый шум) и доставляющий удовольствие 1/|f|."
(c) Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 399 с, ил.
