Розовый шум — что это?

Розовый шум — что это?

Цветовые соответствия различных типов шумового сигнала определяются с помощью графиков (гистограмм) спектральной плотности, то есть распределения мощности сигнала по частотам.

Белый шум

Белый шум — это сигнал с равномерной спектральной плотностью на всех частотах и дисперсией, равной бесконечности. Является стационарным случайным процессом.

Другими словами, такой сигнал имеет одинаковую мощность в любой полосе частот. К примеру полоса сигнала в 20 герц между 40 и 60 герц имеет такую же мощность, что и полоса между 4000 и 4020 герц. Неограниченный по частоте белый шум возможен только в теории, так как в этом случае его мощность бесконечна. На практике сигнал может быть белым шумом только в ограниченной полосе частот.

Розовый шум

Спектральная плотность розового шума определяется формулой

1 / f (плотность обратно пропорциональна частоте), то есть он является равномерным в логарифмической шкале частот. Например, мощность сигнала в полосе частот между 40 и 60 герц равна мощности в полосе между 4000 и 6000 герц. Спектральная плотность такого сигнала по сравнению с белым шумом затухает на 3 децибела на каждую октаву. Пример розового шума — звук пролетающего вертолёта. Розовый шум обнаруживается, например, в сердечных ритмах, в графиках электрической активности мозга, в электромагнитном излучении космических тел.

Иногда розовым шумом называют любой шум, спектральная плотность которого уменьшается с увеличением частоты.

Броуновский (красный) шум

Броуновский шум схож с розовым шумом, однако его спектральная плотность затухает на 6 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность обратно пропорциональна квадрату частоты. Может быть получен, если проинтегрировать белый шум, или с помощью алгоритма, симулирующего броуновское движение. Спектр красного шума (в логарифмической шкале) зеркально противоположен спектру фиолетового. Иногда этот шум называют также коричневым, как один из вариантов перевода фамилии Brown — «рыжий»; впрочем рыжий цвет, коричневый и красный весьма близки. На слух броуновский шум воспринимается более «тёплым», чем белый.

Синий (голубой) шум

Синий шум — вид сигнала, чья спектральная плотность увеличивается на 3 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность пропорциональна частоте и, аналогично белому шуму, на практике он должен быть ограничен по частоте. На слух синий шум воспринимается более «холодным», «кислым», нежели белый. Синий шум получается, если продифференцировать розовый шум; их спектры зеркальны.

Фиолетовый шум

Фиолетовый шум — вид сигнала, чья спектральная плотность увеличивается на 6 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность пропорциональная квадрату частоты и, аналогично белому шуму, на практике он должен быть органичен по частоте. Фиолетовый шум получается, если продифференцировать белый шум. Спектр фиолетового шума зеркально противоположен спектру красного.

Серый шум

Термин серый шум относится к шумовому сигналу, который имеет одинаковую громкость для человеческого уха на всём диапазоне частот. Спектр серого шума получается, если сложить спектры броуновского и фиолетового шумов. В спектре серого шума виден большой «провал» на средних частотах, однако человеческое ухо воспринимает серый шум точно так же, как и белый.

Глоссарий Федерального стандарта 1037C по телекоммуникациям даёт определения белому, розовому, синему и чёрному шуму [1] .

Другие

Существуют и другие, «менее официальные» цвета:

Оранжевый шум

Оранжевый шум — квазистационарный шум с конечной спектральной плотностью. Спектр такого шума имеет полоски нулевой энергии, рассеянные по всему спектру. Эти полоски располагаются на частотах музыкальных нот [2] .

Красный шум

Красный шум — может быть как синонимом броуновского или розового шума, так и обозначением естественного шума, характерного для больших водоёмов — морей и океанов, поглощающих высокие частоты. Красный шум слышен с берега от отдалённых объектов, находящихся в океане.

Зелёный шум

Зелёный шум — шум естественной среды. Подобен розовому шуму с усиленной областью частот в районе 500 Гц [2] .

Чёрный шум

Термин «чёрный шум» имеет несколько определений:

  • Тишина
  • Шум со спектром 1/f β , где β > 2 (Manfred Schroeder, «Fractals, chaos, power laws»). Используется для моделирования различных природных процессов. Считается характеристикой “природных и искусственных катастроф, таких как наводнения, обвалы рынка и т. п. “
  • Ультразвуковой белый шум (с частотой более 20 кГц), аналогичный т. н. «черному свету» (с частотами слишком высокими, чтобы его можно было воспринимать, но способному воздействовать на наблюдателя или приборы).
  • Шум, спектр которого имеет преимущественно нулевую энергию за исключением нескольких пиков [1] .

Примечания

  1. 12Telecommunications: GLOSSARY OF TELECOMMUNICATION TERMS (англ.)
  2. 12The colours of noise. Joseph S. Wisniewski, Ford Motor Company (англ.)

См. также

Литература

  • Yellott, John I. Jr., «Spectral Consequences of Photoreceptor Sampling in the Rhesus Retina.» Science, том 221, стр. 382—385, 1983.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое “Розовый шум” в других словарях:

Розовый шум — Шум, спектр которого в рассматриваемом диапазоне частот является непрерывным и плотность спектра звукового давления которого снижается с возрастанием частоты на 3 дБ на октаву Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РОЗОВЫЙ ШУМ — См. шум, розовый … Толковый словарь по психологии

Розовый цвет — Розовый Цветовые координаты HEX #FFCBDB RGB¹ (r, g, b) (255, 203, 219) CMYK² … Википедия

Шум — Содержание 1 Классификация шумов 1.1 По спектру 1.2 … Википедия

Шум (физич.) — Содержание 1 Классификация шумов 1.1 По спектру 1.2 По характеру спектра 1.3 … Википедия

шум — noise звук, в котором отсутствует или неявно выражена тональность. Известные разновидности шумов: белый шум (шум Джонсона) имеет спектр с приблизительно постоянной спектральной плотностью на всей его протяженности; розовый шум его спектр имеет… … Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

розовый (акустический) шум — Сложный акустический сигнал, уровень спектральной плотности которого убывает с повышением частоты с постоянной крутизной, равной 3 дб по октаву во всем диапозоне частот. [Домарев В.В. Безопасность информационных технологий. Системный подход.]… … Справочник технического переводчика

Шум розовый — Шум, спектральная плотность звукового давления которого обратно пропорциональна частоте [МЭК 50 (801)]. Источник: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения гидроакустические. Термины и определения. Р 50.2.037 2004 (утв.… … Официальная терминология

Розовый пеликан — У этого термина существуют и другие значения, см. Пеликан (значения). Розовый пеликан … Википедия

ШУМ, РОЗОВЫЙ — В акустике – любой шум (1), в котором распределение частот неоднородно. Он часто называется цветным шумом, ср. с белым шумом … Толковый словарь по психологии

Skeletonoff › Блог › Описание, инструкция по использованию тестового аудиодиска “Let’s test!” (ЧАСТЬ 3)

Проверка на дорожках. Let’s test! (Часть 2) Начало ТУТ и ТУТ

Источник: журнал Автозвук, 07/2002. Андрей Елютин, Николай Ефремов

БЕЛЫЙ И РОЗОВЫЙ

Розовый шумэталонный сигнал в электроакустике. Эталонный и уникальный, потому что содержит все частоты звукового спектра сразу. Однако у тех, кто к электроакустическим измерениям не привык, возникают вопросы: почему он розовый, а не белый, ведь в области зрения именно белый — результат смешения всех цветов. Дело здесь вот в чём. Белым шумом будет такой шумовой сигнал, у которого на единицу частоты всюду приходится равная энергия. То есть: в полосе частот от 100 Гц до 101 Гц сосредоточено энергии столько же, сколько в полосе от 1000 до 1001 Гц. На экране спектроанализатора со сплошной шкалой частотная характеристика такого шума будет горизонтальной прямой. Почти прямой, потому что сигнал всё-таки хаотический и интеграция всех случайных всплесков в идеальную прямую произойдет (теоретически) через бесконечное время интеграции. Спрашивается, чем такой шум нам не угодил? Да вот чем. Раз на каждый герц энергии приходится поровну, то в полосе частот 1000 — 5000 Гц её будет в 10 раз больше, чем в полосе 100 — 500 Гц. Кому такой сигнал нужен? Только профессиональным убийцам ВЧ-динамиков.

Если подключить к источнику белого шума анализатор, измеряющий энергию, например, в третьоктавных полосах (а так устроено большинство спектроанализаторов, работающих в режиме реального времени, RTA), то сразу станет видно, как распределяется энергия по частотным полосам. С каждым удвоением частоты уровень повышается на 6 дБ, то есть — тоже в два раза. Такой шум ничего общего с реальным распределением энергии по спектру, будь то музыка, речь или природные шумы, не имеет.

Иное дело шум розовый. Своё название он получил из-за того, что его АЧХ при измерении вдоль непрерывной оси частот, имеет постоянный наклон 6 дБ/окт. Чем ниже частота, тем уровень выше. Низкие частоты по аналогии с солнечным спектром считаются красным, а верхние — синим. Получается, что красного больше, чем всего остального, оттого шум как бы розовеет.
У розового шума на каждую октаву приходится энергии поровну. От 40 до 80 Гц — столько же, сколько от 400 до 800 и от 10 до 20 кГц. Третьоктавный анализатор покажет горизонтальную прямую, и правильно сделает: к такой АЧХ приближается спектр реальных звуков.

Как измеряют АЧХ системы в реальных условиях её работы? Обычно так: на вход подают розовый шум, в помещении прослушивания устанавливают измерительный микрофон и спектроанализатор реального времени (RTA, Real Time Analyser). Внутри спектроанализатора есть около тридцати узкополосных фильтров, вырезающих из полученного от микрофона сигнала полоски шириной в треть октавы. Это — принятый фактический стандарт, а выбор ширины полосы объясняется тем, что пики и провалы намного уже трети октавы (1/6 и меньше) слух практически не воспринимает. Прибор, в котором одновременно работает тридцать фильтров с измерителем уровня выходного сигнала каждого и общим дисплеем, куда все уровни выводятся в виде гистограммы — это всегда недёшево. Зато быстро.
Есть альтернативная методика: шум заранее нарезается на третьоктавные полосы, звуковое давление измеряется широкополосным измерителем, шумомером, иначе говоря. Суть процесса от этого не меняется, просто фильтрация осуществляется на стороне передачи шумового сигнала, а не на стороне приёма. Что важно, фильтрация при таком способе измерений происходит не за деньги того, кто измеряет, а за деньги того, кто готовит измерительный сигнал. Измеряющий сильно экономит, правда, затрачивает намного больше времени: тридцать третьоктавных полос, составляющих звуковой диапазон, придётся измерять по очереди, а не все сразу.

Фильтрованный розовый шум записан, например, на настроечном диске IASCA «Setup & Test». Он получен из широкополосного с помощью фильтров с очень высокой крутизной характеристики, 48 дБ/окт. Вместе такие полосы (их 31) перекрывают диапазон от 20 Гц до 20 кГц, и то и другое включительно. Однако позже придумали усовершенствование в этой технологии измерений, основанной на применении псевдошумового сигнала вместо фильтрованного шумового. Чем плох фильтрованный розовый шум? Во-первых, даже при использовании фильтров с очень высокой крутизной, каждая полоса захватывает диапазон частот шире, чем треть октавы. На уровне -20 дБ, например, сигнал с «Setup & Test» имеет ширину полосы уже втрое больше, чем на номинальном уровне. Но это ещё полбеды. Шум — сигнал хаотический. Пока значение амплитуды усреднится, должно пройти некоторое время. При работе с RTA это не проблема, он — многостаночник и лишние несколько секунд погоды не делают. Когда же приходится мерить «ручками», полосу за полосой, желательно иметь более предсказуемый в смысле амплитуды сигнал. Он есть, и называется псевдошумовым. Делается он из синусоидального, частота которого случайным образом меняется в строго заданном диапазоне, например, для полосы с центральной частотой 315 Гц это будет от 280 до 250, и ни на герц туда или сюда. То, что частота меняется случайно, делает такой сигнал близким к шумовому, а поскольку сырьё — тональный сигнал, случайных колебаний амплитуды не возникает. АЧХ двух соседних полос псевдошумового сигнала с нашего диска можно увидеть на графике и оценить то обстоятельство, что на уровне -20 дБ по отношению к номинальному ширина полосы возрастает крайне незначительно.
Постоянство амплитуды псевдошумового сигнала наиболее наглядно демонстрируют трёхмерные картинки, где показано изменение амплитуды и частоты со временем. «Горный кряж» фильтрованного розового шума имеет хаотически меняющуюся высоту, а узкий, тоже довольно причудливо извивающийся хребет псевдошума высоту над уровнем моря имеет постоянную. Что нам и нужно.

Читайте также:  Что входит в систему СКУД

Какой шум помогает концентрироваться и отдыхать, а еще — предотвращает потерю слуха при серьезных ДТП

Никто не любит шум, и на то есть причины. Одно только шумовое загрязнение от автомобильных магистралей наносит ущерб здоровью каждого третьего европейца. А по данным ВОЗ, каждый год жители крупных городов суммарно тратят 750 млрд долларов на лечение заболеваний, связанных с потерей слуха из-за шума того или иного происхождения. Но есть шумы, которые не только не вредят здоровью, но помогают его сохранить, а также сконцентрироваться и расслабиться.


Фото Hello I’m Nik / Unsplash

Что это за полезный шум

Под словом «шум» мы чаще всего подразумеваем неприятные крики, рёв моторов, грохот бульдозера на улице или «кричащие» аудиоколонки в кафе — некую какофонию разрозненных звуков, которые составлены из спорадических волн со случайным распределением частот и амплитуд. Такой шум раздражает, и его длительное воздействие на организм не только мешает сконцентрироваться, но и может приводить к потере слуха.

Но есть отдельная категория шумов, которые называются цветными. В отличие от шумов на улице и криков, они представляют собой стационарный сигнал. Примерами могут быть белый шум, который имеет равную интенсивность на всех частотах, и розовый шум — его спектральная плотность уменьшается с увеличением частоты. Их главная особенность — они успешно маскируют другие звуки и не раздражают слушателя. По этой причине их используют для повышения концентрации, расслабления и других задач. Далее — подробнее остановимся на примерах и разберем их.

Розовый шум для концентрации

Люди, которые работают в опенспейсах, часто жалуются на отсутствие приватности. Да и трудиться, постоянно слушая отрывки чужих бесед, очень сложно. Решить проблему может белый или розовый шум, который скрывает отвлекающие звуки, но сам по себе практически не мешает человеку.

По данным эксперимента Американского акустического общества (ASA), участников которого просили выполнить одно и то же задание в разных акустических условиях, процент ошибок при прослушивании розового шума лишь немного превышал аналогичный показатель при работе в полной тишине. Некоторые компании пользуются такой особенностью восприятия и устанавливает в офисе специальные звуковые системы, которые излучают тихий, но успешно маскирующий разговоры окружающих людей розовый шум. Особенно часто их используют в контактных центрах, где десятки людей одновременно разговаривают по телефону.

Розовый шум для cна

Испокон веков человеческое ухо служит самым важным и наиболее чувствительным механизмом предупреждения об опасности. Мы постоянно прислушиваемся к окружению и реагируем на резкие и громкие звуки. Когда такой раздражитель маскирует полезный шум — мы становимся спокойнее.

Поэтому розовый шум советуют слушать для того, чтобы лучше спать.


Фото Chad Sparkes / Flickr CC BY

В прошлом году компания Bose представила новую модель наушников, с помощью которых нельзя послушать музыку. Они предназначены исключительно для проигрывания шума и ношения во время сна. В памяти устройства хранятся десять успокаивающих треков, частота которых подобрана таким образом, чтобы блокировать шум трафика и храп. Резиденты Reddit говорят, что гаджет неплохо справляется со своей задачей, хотя первое время вызывает дискомфорт.

Розовый шум как терапия

Шум повреждает волосковые клетки (их называют рецепторами слуховой системы) в нашем ухе. В результате мы постепенно теряем возможность слышать определенные частоты. Но очень громкий и резкий звук может привести к полной потере слуха. Иногда потеря слуха становится последствием серьёзной автомобильной аварии. Во время столкновения образуется очень высокое звуковое давление в середине частотного спектра. Этого достаточно, чтобы повредить не подготовленную барабанную перепонку.

Чтобы избежать такого исхода событий, можно предварительно «напрячь уши», вызвать у них так называемый акустический рефлекс, когда сокращается мышца между ушной раковиной и барабанной перепонкой. Сделать это помогает розовый шум. Такой подход использует Mercedes в некоторых своих автомобилях. Когда машина понимает, что столкновение неизбежно, акустическая система начинает проигрывать шум, чтобы защитить слух водителя и пассажиров.


Фото Jon Tyson / Unsplash

Также розовый шум может помочь людям, которые страдают от непрерывного звона в ушах — это почти 12% населения планеты. В легких случаях тиннитуса этот дискомфорт невелик, но если болезнь развита — звон в ушах может быть помехой для нормальной жизни и работы.

Пациентам с таким расстройством врачи рекомендуют периодически слушать розовый шум (для этого выпускают даже специальные CD-диски), чтобы расслабиться. В некоторых случаях такая терапия может научить мозг «фильтровать» звон в ушах и купирует заболевание.

Другие применения розового шума

С розовым шумом работают инженеры, производящие и тестирующие акустическое оборудование. Например, разработчики микрофонов используют его для вычисления соотношения сигнал/шум. Сначала с помощью устройства записывают однотонный звук с известными характеристиками (например, синусоиду с частотой в один килогерц), а затем — пытаются записать розовый шум, которым «наполняют» комнату. В идеале, этот шум не должен попасть в полученную запись.


Фото Daniel Sandvik / Unsplash

Розовый шум используют саунд-дизайнеры и звукорежиссёры. Например, с его помощью, создаются различные эффекты, самый простой — звук ветра. В сети даже можно найти специальные генераторы. Также розовый шум применяют для калибровки сценических мониторов во время выступлений музыкантов. В частности, с помощью специальных генераторов выстраивается линейная АЧХ в рабочем диапазоне акустической колонки.

Розовый шум используется как некий формализованный идеал, как образец для корректировки восприятия звука самим звукорежиссёром. То есть он служит своеобразным средством от «замыливания слуха», когда от продолжительной работы мозг адаптируется к тому, что слышит, и выносить объективные суждения становится тяжело.

Дополнительное чтение — в нашем «Мире Hi-Fi»:

«Несмотря на возраст»: как беречь слух
Слуховой аппарат на базе open source — как он устроен
Какие гаджеты помогут снизить окружающий шум и «поймать» концентрацию
Как треск костра, скрип дверей и обыкновенный шум становятся музыкой
Разработан метод шумоизоляции, гасящий до 94% шумов — рассказываем, как он работает
Крепче спать и лучше работать — как музыка помогает бороться с шумом
Шума стало много, шума будет мало: звуковая гигиена в городах

Шумы и их применение

Шумы играют важное значение как в саунддизайне, так и при создании различных треков. Рассмотрим какие бывают виды шумов и где они применяются.

Белый шум

Белый шум имеет одинаковую мощность в равных полосах пропускания. Например, полоса пропускания 10 Гц между 20 Гц и 30 Гц содержит такое же количество звуковой мощности, что и полоса пропускания 10 Гц между 10000 Гц и 10 010 Гц.

Для слуховой системы человека белый шум звучит намного ярче, чем можно было бы ожидать от «плоского» спектра. Это потому, что человеческий слух воспринимает частоты в логарифмическом масштабе (октавы), а не в линейном масштабе.

Спектр белого шума

Многие из вас слышали белый шум при поиске радиостанции или в телевизорах во время отключения сигнала (правда, сейчас всё переходит на цифровое вещание и там будет цифровой звук , а у него есть свои плюсы и минусы).

Представленный сигнал (в ссылке) — это сигнал из некоррелированных выборок, таких как числа, генерируемые генератором случайных чисел. Когда возникает такая случайность, сигнал будет содержать все частоты в равной пропорции, и его спектр станет плоским.

Большинство генераторов белого шума используют равномерно распределенные случайные числа, потому что их легко генерировать. Некоторые более дорогие генераторы полагаются на распределение Гаусса, поскольку оно представляет собой лучшее приближение многих реальных случайных процессов. Оба представленных файла будут звучать одинаково, и будут иметь одинаковый плоский спектр. Они будут отличаться только распределением уровней выборки.

Применение белого шума

  • Белый шум используется в музыке довольно часто в виде различных пэдов, синтезированных басов, подкладок. Кроме этого из него образуют различные другие шумы, о которых пойдёт речь далее.
  • Используется в качестве эталонного тона для проверки частотных характеристик: воспроизводите белый шум через вашу систему и проверяйте его выход с помощью анализатора линейного спектра (FFT). Ответ должен оставаться неизменным при усреднении по времени.
  • Также может быть использован для измерения неблагоприятных воздействий комнаты
  • В медицинских целях белый шум используется для маскировки шума в ушах , жужжания, звонка или свиста в ухе, возникающего без какого-либо раздражителя.

Розовый шум

Розовый шум — это случайный сигнал, отфильтрованный для получения равной энергии на октаву. Чтобы поддерживать постоянную энергию в октавах, спектральная плотность должна уменьшаться с увеличением частоты (f). Это объясняет, почему розовый шум иногда называют «шум 1 / f». В пересчете на децибелы это уменьшение соответствует 3 дБ на октаву в спектре величин.

Для слуховой системы человека, которая обрабатывает частоты логарифмически, предполагается, что розовый шум звучит одинаково на всех частотах и ​​поэтому наилучшим образом приближается к среднему спектральному распределению музыки.

Спектр розового шума

Однако на практике получается, что наши уши более чувствительны к определенным частотам, например, в диапазоне 2–4 кГц. Розовый шум, несмотря на его равномерное распределение частот в логарифмической шкале частот, будет восприниматься как окрашенный, с заметным пиком, воспринимаемым около 3 кГц. Сглаживание шума воспринимаемым способом создаст серый шум.

Применение розового шума

  • Розовый шум в музыке один из самых популярных в саунддизайне. С его помощью создаются различные эффекты, самый простой, например, звук ветра.
  • Может использоваться как эталонный сигнал для проверки частотной характеристики
  • Может помочь при сведении материала
  • Также может быть использован для измерения неблагоприятных воздействий помещения
  • В медицинских целях розовый шум используется для лечения гиперакуза , повышенной чувствительности к нормальным звукам окружающей среды или для маскировки звона в ушах , звон в ухе, возникающий без какого-либо стимула.

Коричневый (красный) шум

Коричневый шум — это случайный сигнал, который был отфильтрован, чтобы генерировать большинство энергии на низких частотах. Его плотность мощности обратно пропорциональна f ^ 2 и уменьшается на 6 дБ на октаву. Коричневый шум производит намного более теплый тон, чем белый шум (0 дБ / октава) или розовый шум (-3 дБ / октава).

Каждая октава содержит столько же энергии, сколько две октавы над ней. Например, полоса пропускания 20 Гц между 20 Гц и 40 Гц (одна октава) будет содержать ту же мощность звука, что и полоса пропускания 120 Гц между 40 Гц и 160 Гц (следующие две октавы).

Спектр коричневого (красного) шума

«Коричневое» — это название происходит от «коричневого» движения, а не от цвета. В броуновском движении последующие образцы имеют более высокую вероятность оставаться близко друг к другу, чем далеко уходить. Этот процесс естественным образом отфильтровывает более высокие частоты. Броуновский шум также называют красным шумом. Этот цвет исходит от видимого света, который становится красным, когда применяется аналогичное спектральное распределение.

Читайте также:  Как выполнить перевозку трансформатора?

Применение коричневого (красного) шума

  • Коричневый шум используется для проверки фазовых проблем сабвуфера. Для правильной интеграции вашего сабвуфера в вашу аудиосистему, сабвуфер должен находиться в фазе с другими драйверами в точке кроссовера: подрегулируйте фазу вашего сабвуфера, пока он не произведет наименьший бас, затем измените его полярность, и все готово.
  • В медицинских целях коричневый шум используется для лечения гиперакуза , повышенной чувствительности к нормальным звукам окружающей среды или для маскировки звона в ушах , звон в ухе, возникающий без какого-либо стимула

Синий (Лазурный) шум

Синий шум — это случайный сигнал, который был отфильтрован, чтобы генерировать более высокие энергии на более высоких частотах. Его плотность мощности пропорциональна частоте и увеличивается на 3 дБ на октаву. Если присмотреться, то он представляет зеркальное отражение розового шума.

Спектр синего (лазурного) шума

Синий шум содержит много энергии на самых высоких частотах: каждая октава содержит столько же энергии, сколько две октавы под ней!

Синий шум также называют лазурным шумом. Эти названия происходят от видимого света, который превращается в эти цвета, когда применяется аналогичное спектральное распределение.

Применение синего (лазурного) шума

  • Синий шум хорошо подходит для сглаживания, процесса, в котором шум преднамеренно применяется к сигналу для рандомизации ошибок квантования во время преобразования глубины в битах. Этот процесс называется размывание или формирование шума
  • Применяется при создании различных звуков в саунддизайне (водопады в отдаленности от источника, различные синтезированные звуки, например рабочий барабан)
  • В медицинских целях синий шум иногда используется для маскировки звона в ушах , жужжания, звонка или свиста в ухе, возникающего без какого-либо стимула.

Фиолетовый шум

Известен как дифференцированный белый шум, поскольку он является результатом дифференцирования сигнала белого шума. Фиолетовый шум генерирует очень высокие энергии на более высоких частотах. Его плотность мощности пропорциональна f ^ 2 и увеличивается на 6 дБ на октаву. Если присмотреться, то он представляет зеркальное отражение коричневого (красного) шума.

Фиолетовый шум генерирует много энергии на самых высоких частотах: каждая октава содержит столько же энергии, сколько четыре октавы под ней!

Для нашего слуха он очень яркий и звучит очень резко.

Спектр фиолетового шума

Применение фиолетового шума

  • Также как и синий он может применяться к сигналу для рандомизации ошибок квантования во время преобразования глубины в битах.
  • Так как звук довольно резкий и яркий, является основным при создании и эмуляции рабочего барабана и хай-хэта (можно вспомнить всем известные звуки TR -808, 909 и т. п.)
  • В медицинских целях фиолетовый шум иногда используется для маскировки шума в ушах, жужжания, звонка или свиста в ухе, возникающего без какого-либо стимула.

Серый шум

Хотя белый шум играет одинаково громко на всех частотах, он не дает слушателю такого ощущения ровности из-за психоакустики. Нужно пропустить белый шум через фильтр, который инвертирует нашу кривую частотной чувствительности, чтобы создать серый шум, шум, который кажется перцептуально плоским.

«Серый шум» — это общий термин. Применяемая кривая «сплющивания» шума зависит от конкретных порогов слышимости слушателя и звукового давления, при котором будет воспроизводиться серый шум. Наши уши чрезвычайно нелинейны, и восприятие различных частот зависит от общей громкости (кривые Флетчера-Мансона ). Например, на более низких уровнях чувствительность наших ушей к более низким и высоким частотам резко падает.

Спектр серого шума

Применение серого шума

  • Применяется довольно редко, но может использоваться для субъективной проверки нейтральности звуковой системы
  • В музыке для создания синтезированных звуков, у которых центральная полоса должна быть свободна
  • Также в сфере здравоохранения серый шум иногда используется для маскировки шума в ушах , жужжания, звонка или свиста в ухе, возникающего без какого-либо стимула.

Оранжевый шум

Квазистационарный шум с конечной спектральной плотностью, частотные группы которого располагаются на частотах музыкальных нот.

Если говорить более просто, то это шум различных духовых инструментов.

Спектр оранжевого шума

Применение оранжевого шума

  • С его помощью можно создавать интересные эффекты, например при шумо-резонансном синтезе (различная эквализация белого шума через фильтры с резонансными характеристиками)

Зелёный шум

Это звук, который мы слышим постоянно — повседневный звук «города». Чтобы его создать, за основу берётся розовый или коричневый шум и выделяется область частот в районе 500 Гц и срезом высоких. Для этих целей и применяется в звуковом дизайне.

Спектр зелёного шума

Чёрный шум

У него имеется несколько понятий. Например, это либо отсутствие вообще звука (но не тишина из динамиков, а безмолвная тишина, как в специальных акустических камерах), либо шум с очень низкими и динамически резкими частотами (землетрясения или обрушения здания).

Если рассматривать его с музыкальной точки зрения, то в звукодизайне это спектр шума за гранью слышимой нами области частот. То есть мы его не слышим. Но он способен придавать другим звукам различные оттенки, придавая им новое интересное звучание.

Спектр черного шума

Подписывайтесь на новости New Style Sound и RSS.

За репосты и лайки буду вам очень благодарен.

AnnaMama

Что такое белый шум?

Что такое шум?

  • Ученые условно отделили от всех звуков определенные беспорядочные звуки, которые названы шумом.
  • Шумы — это хаотические колебания звуков.
  • В быту мы очень часто сталкиваемся с шумами: мы слышим шум моря, шум толпы, шум ветра, шум воды, шум проехавшего автомобиля…

Какие бывают шумы?

  • Существует огромное количество классификаций шумов.
  • В том числе, шумы могут быть непостоянными (например, проехавший по дороге автобус) и постоянными (например, шум, исходящий от толпы людей). Такие «постоянные» шумы условно разделили по мощности, частоте, спектру, цвету и другим параметрам.
  • Особый интерес представляет разделение шумов по цвету (деление проведено по аналогии с диапазоном цветов видимого света): разделяют белый и цветные шумы (розовый, коричневый, синий, фиолетовый, серый, оранжевый, красный, зеленый и черный шум).

Что такое белый шум?

  • Белый шум — это хаотичные и бессистемные сигналы. В формировании белого шума участвуют звуки различной частоты, интенсивности и громкости, но все эти звуки смешаны между собой и люди не различают их, а слышат монотонный звук.
  • Самый яркий пример белого шума — это звук от не занятого радиоволной радио- или телеканала. В природе и в бытовой жизни это звуки близкого водопада, ветра, ручья, океана, листвы, вентилятора, пылесоса и т.д.

Что такое розовый шум?

  • Среди всех перечисленных цветных шумов особый интерес для нас представляет собой розовый шум. Он отличается от белого тем, что появляется при более низких частотах (поэтому немного более «мягкий», чем белый шум) и немного «затухает» каждую октаву («мерцает» или «пульсирует»).
  • Самый яркий пример розового шума в быту — звук вертолета. В природе это — шум далекого водопада (так как высокие частоты затухают в воздухе).

Что слышит ребенок внутриутробно?

  • В полости матки на самом деле гораздо более шумно, чем люди привыкли думать. Ребенок окружен в первую очередь, звуками из кишечника (за счет перистальтики, газообразования, моторики кишечника), звуками сердечного ритма, шум двигающейся по сосудам крови, звуками раскрывающихся легких, речью мамы и шумом из окружающей среды.
  • Предположительно, именно розовый шум слышит ребенок внутриутробно, так как такой «пульсирующий» или «мерцающий» шум издает шум сердца (за счет сердечного ритма).

Как может помочь розовый и белый шум ребенку?

  • Родителям и врачам шум интересен потому, что, предположительно, именно розовый шум слышит ребенок внутриутробно, так как такой «пульсирующий» или «мерцающий» шум издает шум сердца (за счет сердечного ритма).
  • Иногда мамы непроизвольно пытаются воспроизвести розовый шум, успокаивая своего малыша звуками «ш-ш-ш». Тем самым они бессознательно пытаются имитировать звуковую среду в матке (кстати, как и попытки запеленать ребенка или укачать его нося на руках).

Как шум влияет на сон ребенка?

  • Ряд исследований доказали, что применение розового шума во время сна улучшает глубину сна и качество сна https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27354974, а при проведении электроэнцефалографического исследования во время сна некоторые исследования https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22726808 отмечают, что мозговые волны снижают свою интенсивность и постепенно синхронизируются с сигналами розового шума.
  • Применение шума при засыпании и в сон ребенка делает сон более глубоким и ускоряет засыпание (в одном из исследований https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1792397/ было продемонстрировано, что дети засыпали под белый шум в три раза быстрее, в среднем за пять минут, тогда как без белого шума всего 25% детей смогли заснуть за этот же период времени.
  • Применение белого и розового шума успокаивают плачущих и взволнованных детей, помогает расслабиться и взять грудь в моменты перевозбуждения.
  • Применение шума во время засыпания и в период сна ребенка может помочь маме справится с трудностями, связанными с прерывистым и коротким сном, а также с долгими засыпаниями. Шум помогает головному мозгу ребенка «расслабиться» и спокойно уснуть в случае, когда ребенок перевозбужден и самостоятельно успокоится ему сложно. Считается, что и маме легче уснуть после трудного дня при работающем белом или розовом шуме.

Применение шума во время сна ребенка может быть особенно актуальным:

  1. на новом месте или в поездке, когда ребенку сложно заснуть в незнакомой обстановке и его шум успокоит
  2. если ребенку сложно успокоится и погрузится в благоприятную атмосферу для сна: дома шумно, более одного ребенка, дети перевозбудились перед сном или дети ложиться в разное время
  3. если появились новые звуки, непривычные для ребенка (например, соседи начали ремонт, или из окна летом доносится резкий шум, крики играющих детей, сигнализация автомобиля и тд
  4. если сон ребенка беспокойный, прерывистый, «рваный», короткий
  5. если ребенок пробуждается в конце цикла сна, через 20-25 минут после засыпания.

Как правильно использовать шум?

  1. Для улучшения засыпания шум можно включать непосредственно перед засыпанием ребенка, создавая ритуал сна и формируя у ребенка определенную привычку засыпания за счет стереотипного звука, повторяющегося еще с внутриутробного периода.
  • Во время сна белый шум можно оставить, особенно это важно в конце цикла сна, примерно через 30 минут после засыпания и особенно, у детей, у которых прерывистый и короткий сон.
  • Не оставляйте включенным шум на весь период ночного сна. Обычно, белый шум в специальных устройствах отключается через 20-25 минут.
  • Не располагайте источник белого или розового шума ближе, чем 1 метр от ребенка
  1. Чтобы успокоить ребенка. Если ребенок плачет, то белый шум имеет смысл включить немного громче плача, чтобы ребенок услышал этот звук и сконцентрировался на нем. Как только ребенок успокоится и интенсивность его плача станет меньше, то и громкость шума нужно убавить.

Какая допустимая громкость шума?

Крайне важно при использовании шума для засыпания не навредить ребенку и соблюдать необходимую громкость.

Звук должен быть достаточным чтобы поглотить другие шумы, но не громким чтобы не навредить слуховому аппарату.

Белый или розовый шумы лучше включать на громкость не более 50 дБ (это чуть громче, чем приглушенная речь двух взрослых людей (30дБ), и чуть тише, чем обычный разговор двух взрослых (60 дБ), или как работающий на полную мощность увлажнитель). Звук шума должен быть комфортным для Вашего слуха.

Важно помнить о том, что шум может быть слишком громкий, и это неблагоприятно влияет как на сон, так и на развитие слуховых рецепторов ребенка.

Читайте также:  Сварочный аппарат полуавтомат — как варить

Кроме того, открытым остается вопрос о том, не возникает ли привыкание ко сну под шум и сможет ли со временем ребенок спать без шума, однако, сомнологи утверждают, что шум обладает невысокой силой сна. Тем не менее, не рекомендуется оставлять включенным шум на ночь чтобы ребенок научился спать и без шума тоже.

Не кладите игрушку непосредственно в кроватку к ребенку.

Где взять розовый шум?

  1. Можно включить звук пылесоса, фена, льющейся воды и тд (но шум при этом будет белым)
  2. Существуют приложения для Iphone (например, «Баю-Бай»), где можно выбрать вариант шума.
  3. Можно купить игрушку, воспроизводящую розовый шум. Игрушка также будет сохранять запах дома, давать тактильные ощущения, которые так важны при формировании ритуалов сна.

При выборе игрушки или устройства, воспроизводящей шум следует учитывать:

  • Что предпочтительнее выбрать игрушку, генерирующую розовый, а не белый шум (который более мягкий и ближе к внутриутробному шуму сердечного ритма)
  • Лучше, чтобы можно было выбрать несколько шумов и подобрать максимально подходящий Вашему ребенку.
  • Что у игрушки должна регулироваться громкость
  • Что у игрушки должен быть таймер, который мама будет устанавливать на 5-10 минут позже после окончания одного цикла сна (обычно это 25-30 минут)
  • Игрушка не должна содержать длинных лент, веревок, выступающих частей и других компонентов, которые ребенок может откусить или в которых он может запутаться.

Кандидат наук и мама, педиатр и неонатолог, Левадная Анна Викторовна

Розовый шум – Pink noise

Розовый шум или 1 / F шум является сигналом или процесс с частотным спектром таким образом, что спектральная плотность мощности (энергии или мощности на интервале частот) является обратно пропорционально к частоте сигнала. Розовый шум является наиболее общим сигналом в биологических системах. В розовом шуме, каждый октаву (вдвое / удвоении частоты) несет равное количество энергии шума. Название связанно с розовым появления видимого света с этим спектром мощности . Это контрастирует с белым шумом , который имеет равную интенсивность каждого частотного интервала.

содержание

Определение

Проблемы воспроизведения этого файла? См СМИ помощи .

В научной литературе термин розовый шум иногда используется немного более свободно для обозначения любого шума со спектральной плотностью мощности вида

S ( е ) α 1 е α , < Displaystyle S (F) propto < гидроразрыва <1>>>>

где F является частотой, и 0 Описание

Существует равная энергия во всех октавах (или аналогичные пакеты журнала) частоты. С точки зрения мощности при постоянной ширине полосы, розовый шум падает на 3 дБ на октаву. При достаточно высоких частот розовый шум никогда не доминирует. ( Белый шум имеет одинаковую энергию на интервале частот.)

Слуховая система человека , который обрабатывает частоты в моде примерно логарифмической аппроксимируется шкалой Барка , не воспринимает разные частоты с одинаковой чувствительностью; Сигналы около 1-4 кГц звук громче при заданной интенсивности. Тем не менее, люди по- прежнему проводить различие между белым шумом и розовым шумом с легкостью.

Графические эквалайзеры также разделить сигналы в диапазонах логарифмически и сообщать власть октав; аудиоинженеров поставил розовый шум через систему , чтобы проверить , имеет ли он плоскую частотную характеристику в спектре интересов. Системы , которые не имеют плоскую частотную характеристику можно компенсировать путем создания обратного фильтра с помощью графического эквалайзера. Поскольку розовый шум имеет тенденцию происходить в естественных физических системах, часто бывает полезно в аудио продукции. Розовый шум может быть обработан, фильтруют, и / или эффекты могут быть добавлены для получения желаемых звуков. Генераторы-розовый шум являются коммерчески доступными.

Одним из параметров шума, пик по сравнению с средним содержанием энергии, или пик – фактор , имеет важное значение для целей тестирования, например, для звуковых усилителей мощности и акустических возможностей , потому что мощность сигнала находится в прямой зависимости от коэффициента амплитуды. Различные факторы гребня розового шума могут быть использованы при моделировании различных уровней сжатия динамического диапазона в музыкальных сигналах. На некоторых цифровых генераторов розового шума пик – фактор может быть указан.

Обобщение на более чем одном измерении

Спектр мощности розового шума 1 / е только для одномерных сигналов. Для двумерных сигналов (например, изображения) спектр мощности взаимна F 2 В общем, в п – мерной системе, спектр мощности взаимна ф п . Для многомерных сигналов он по – прежнему верно (по определению) , что каждая октава несет равное количество мощности шума. Частотный спектр двумерных сигналов, например, также является двумерным, а площадь спектра мощности , охватываемого последующих октав в четыре раза больше.

Вхождение

За последнюю четверть века, розовый шум был обнаружен в статистических колебаний в чрезвычайно разнообразном ряда физических и биологических систем (Press, 1978; см статьи в Handel & Chung, 1993, и ссылки в них). Примеры его возникновений включают колебания приливов и речные высоты, квазары выбросов света, сердцебиение, стрельбы одиночных нейронов , а удельное сопротивление в твердотельной электронике .

Доступным введение в значение розового шума один дал Мартин Гарднер (1978) в его Scientific American колонке «Математические игры». В этой колонке, Гарднер попросил смысл , в котором музыка имитирует природу. Звуки в природе не мюзикл в том , что они , как правило, либо слишком повторы (пение птиц, шумы насекомых) или слишком хаотичной (океанского прибоя, ветра в деревьях, и так далее). Ответ на этот вопрос был дан в статистическом смысле по Воссу и Кларку (1975, 1978), который показал , что тангаж и громкость колебание речи и музыки розовый шум. Так музыка, как приливы и отливы не в плане того , как звучат приливы, но в том , как высота прилива меняется.

Поскольку розовый шум возникает во многих физических, биологических и экономических системах, некоторые исследователи описывают его как повсеместно. В физических системах, он присутствует в некоторых метеорологических рядах данных, с электромагнитным излучением выходе некоторых астрономических тел, и почти во всех электронных устройствах (называемый фликкер – шуме ). В биологических системах, он присутствует, например, сердце забилось ритмы, нейронная активность, и статистика последовательностей ДНК , как обобщенный шаблон.

В финансовых системах , часто называют эффектом долговременной памяти . Кроме того , он описывает статистическую структуру многих природных образов . В последнее время , розовый шум также был успешно применен для моделирования психических состояний в психологии , и используется для объяснения стилистических изменений в музыке из разных культур и исторических периодов. Ричард Ф. Восс и Кларк Дж утверждают , что почти все музыкальные мелодии, когда каждая последующая нота нанесена на шкале смол , будут иметь тенденцию в стороне розового спектра шума. Аналогичным образом , как правило , розовый узор распределения наблюдается в фильме , снятой длиной исследователя Джеймса Э. Вырезанием из Корнельского университета , в исследовании 150 популярных фильмов выпущены с 1935 по 2005 году.

Розовый шум также было установлено, что эндемическим в человеческой реакции. Gilden и др. (1995) обнаружили очень чистые примеры этого шума во временном ряду , образующиеся при повторном производстве временных и пространственных интервалов. Позже, Gilden (1997) и Gilden (2001) обнаружили , что временный ряд , образованный из времени реакции измерения и из двух итерированных альтернатив вынужденного выбора также производства розовых шумов.

Электронные устройства

Основные источники розового шума в электронных устройствах почти всегда медленные колебания свойств конденсированных сред материалов устройств. Во многих случаях известны конкретные источники колебаний. Они включают в себя колебание конфигураций дефектов в металлах, колеблясь заселенностями ловушек в полупроводниках, и колебание доменных структур в магнитных материалах. Объяснение примерно розовой спектральной форма оказывается относительно тривиальными, как правило , исходя из распределения кинетических энергий активации процессов колеблющихся. Поскольку диапазон частот от типичного шума эксперимента (например, 1 Гц – 1 кГц) мала по сравнению с типичными микроскопическими «попытка частот» (например, 10 14 Гц), экспоненциальные множители в уравнении Аррениуса для скоростей велики. Относительно небольшие спреды в энергии активации , появляющейся в этих показателях , то в результате больших разбросов характерных ставок. В простейшем случае игрушечного, плоское распределение энергии активации дает точно розовый спектр, потому что d d е пер ⁡ е знак равно 1 е , < Displaystyle TextStyle < гидроразрыва > пер е = < гидроразрыва <1>>.>

Не Там будет не известно , нижняя граница фонового розового шума в электронике. Измерения , проведенные до 10 -6 Гц ( с несколько недель) не показали прекращение поведения розового шума.

Новаторская исследователь в этой области была Aldert ван дер Зил .

Источник розового шума иногда намеренно включен в аналоговых синтезаторах (хотя источник белого шума является более распространенным), как в качестве полезного звукового источника звука для дальнейшей обработки и в качестве источника случайных напряжений управления для управления других частей синтезатора.

В гравитационно-волновой астрономии

1 / F шум является одним из факторов в гравитационно-волновой астрономии . Кривой шума на очень низких частотах влияют на пульсаров массивы синхронизации , то Европейский Pulsar синхронизации Массив (ЕАПЦ) и будущее Международного Pulsar синхронизации массива (IPTA); на низких частотах из космоса детекторами ранее предложенный лазерный интерферометр космической антенны (LISA) и предлагаемый в настоящее время эволюционировали лазерный интерферометр космической антенны (ИФА), а на высоких частотах наземных детекторов, начальный лазерный интерферометр гравитационно-волновая обсерватория (ЛИЙ) и его расширенная настройка (Aligo). Характеристикой деформации потенциальных источников астрофизических также показаны. Для того, чтобы быть обнаружено характерное напряжение сигнала должна быть выше кривой шума.

Изменение климата

Было высказано предположение , что розовый шум на временных масштабах десятилетий, усиливает и пары климатических процессов в климатической системе .

происхождения

Есть много теорий о происхождении розового шума. Некоторые теории пытаются быть универсальными, в то время как другие применимы только определенный тип материала, такого как полупроводники . Универсальные теории розового шума остается предметом текущих научных интересов.

Гипотеза (упоминаемая как гипотеза Твиди) была предложена для объяснения генезиса розового шума на основе теоремы математической сходимости , связанную с центральной предельной теоремой статистики. Теорема сходимости Твиди описывает сходимость некоторых статистических процессов по отношению к семье статистических моделей , известных как распределения Твиди . Эти распределения характеризуются дисперсией означают степенной закон , которые были определены по- разному в экологической литературе как закон Тейлора и в физической литературе как масштабирование флуктуации . Когда эта разница означает степенный демонстрируются методом расширения перечислительные бункеров это подразумевает наличие розового шума, и наоборот. Оба этот эффект может быть показаны, что является следствием математической конвергенции , например, как некоторые виды данных будут сходиться к нормальному распределению по центральной предельной теореме . Эта гипотеза также предусматривает альтернативную парадигму для объяснения степенных проявлений , которые были отнесены к самоорганизующейся критичности .

Существуют различные математические модели для создания розового шума. Хотя самоорганизующаяся критичность удалась воспроизвести розовый шум в песочной куче моделей, они не имеют гауссово распределение или другие ожидаемые статистические качества. Он может быть сгенерирован на компьютере, например, путем фильтрации белого шума, обратное преобразование Фурье , или с помощью многоскоростных вариантов на стандартной белой генерации шума.

В суперсимметричной теории стохастиков , приближение свободной теория стохастических дифференциальных уравнений , 1 / F шум является одним из проявлений спонтанного нарушения топологической суперсимметрии . Эта суперсимметрия является неотъемлемым свойством всех стохастических дифференциальных уравнений и его значением является сохранением непрерывности фазового пространства непрерывных динамиками во время. Спонтанное разложение этого суперсимметрии является стохастическим обобщением концепции детерминированного хаоса , в то время как ассоциированного возникновения долговременной динамической памяти или порядка, то есть 1 / F и хрустящие шумы, то эффект бабочки и т.д., является следствием теорема Голдстоуна в применении к спонтанно нарушенной топологической суперсимметрии.

Ссылка на основную публикацию