早已有研究表明,美妙的音乐篇章,尤其是古典音乐和交响乐中,蕴含着许多奇妙的分形艺术。首先,我们来介绍一下,白噪声、红噪声和粉红噪声,由此引出
“音乐中的分形” 这一概念。
乐音中的分形
白噪声 白噪声(white
noise)是功率谱密度在整个频域内均匀分布的声音类型。就像光学中的白光,是由所有频率的可见光混合得到的一样。理想的白噪音,就是把人耳能接收到的所有频率的声音同时发出。最为我们所熟悉的白噪声,就是在收听广播时候,在有节目的频段上所听到的电波声,还有磁带空白处的声音。类似于,沙沙沙,沙沙沙。这样的声音听起来,前后基本一致,可预测性最强,随机性最弱。
红噪声 与之对应,另外一个极端的声音现象是布朗噪声(brown noise),也叫做
“红噪声”。与物理中布朗运动的概念类似,这种声音的前后音程差,是微小的、随机的、无规律的变化。可以设想,就像是第一次见到钢琴的小孩子,他用一个手指在琴键上乱弹一通。这种声音毫无规律可循,也没有美感可言,随机性最强,可预测性最弱。
(图 1)从左到右边分别为:白噪声、红噪声(布朗噪声)、粉红噪声(1/f
噪声);上排表示声波分布,下排表示在频域的分布情况。[2]
就像世界上的诸多事物一样,美好的东西总是寻求一个平衡(balance)。那么,在可预测性和随机性之间,是不是也存在一个平衡的界限,对应着美妙的乐音呢?答案是肯定的。这就是
“1/f 噪声”(1/f noise),又称为 “粉红噪声”(pink noise)。
粉红噪声
从时间域的波形来看,粉红噪声的声波图像具有分形的结构。从频域—能量的角度分析,其能量从低频向高频不断衰减,曲线为 1/f,通常为每 8 度下降 3
分贝。最初的科学研究中,常利用 “1/f 噪声”
模拟出瀑布、刮风或是下雨,这种自然界中浑然天成的声音。对大量乐谱的分析也早已证实,多数犹如天籁之音的世界名曲,均属于粉红噪声。