☰

Червоний шум. Чим корисний білий шум: наприклад, шум водоспаду

Основні «кольори» шумів

Колірні відповідності різних типівшумового сигналу визначаються за допомогою графіків (гістограм) спектральної густини, тобто розподілу потужності сигналу за частотами .

Білий шум

Інші

Існують і інші, «менш офіційні» кольори:

Помаранчевий шум

Помаранчевий шум - квазістаціонарний шум із кінцевою спектральною щільністю. Спектр такого шуму має смужки нульової енергії, розсіяні по всьому спектру. Ці смужки розташовуються на частотах музичних нот.

Червоний шум

Червоний шум може бути як синонімом броунівського або рожевого шуму, так і позначенням природного шуму, характерного для великих водойм - морів і океанів, що поглинають високі частоти. Червоний шум чутно з берега від віддалених об'єктів, що знаходяться в океані.

Зелений шум

Зелений шум - шум природного середовища. Подібний до рожевого шуму з посиленою областю частот у районі 500 Гц.

Чорний шум

Термін "чорний шум" має кілька визначень:

Примітки

також

Література

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

Ми постійно чуємо шум у житті: від транспорту, приладів, людей і багато чого іншого. Але мало хто знає, що шум не буває просто шумом, особливо музикою. У звукодизайні використовують близько 11 його різновидів: білий, рожевий, червоний, синій, фіолетовий, сірий, помаранчевий, зелений і чорний (у трьох варіаціях). У цій статті ми докладно розглянемо з моїми аудіоприкладами всі їх варіації, а також моменти застосування музичної творчості.

Що таке загалом звуковий шум? Будь-який звук складається з «синусоїд» – одиничної звукової вібрації. Коли ми чуємо кларнет чи спів артиста, у них усі синусоїди мають злагоджену структуру з гарною гармонією та взаємопорядком. Шум, на відміну від музичного звуку, практично дисгармонійний, але в ньому все ж таки є деяка структурованість, яка дозволяє поділити його на кілька категорій. Взагалі, колірна ідентифікація шуму повністю еквівалентна кольорам хвиль, що входять до складу білого світла. Погляньте на веселку: від червоної до фіолетової. Червоне світло переважає у низькочастотному спектрі, фіолетовий – у високочастотному. З шумом так само. Усі звукові ефекти, окрім «чорного», було отримано на синтезаторіMoogModularтобто ніяких проблем у їх створенні у вас не повинно виникнути.

Білий шум.

Спектр білого шуму

Так само, як і біле світло містить у собі весь спектр. Його практично кожен чув по старому радіо під час пошуку радіо-каналу або у телевізорах під час відключення сигналу. Спектр білого шуму рівний на всьому його протязі. У музиці він використовується частіше, ніж вам здається: від м'якої підкладки до основного звуку, до створення піщаних педів і незвичайних синтезованих басів. Білий шум йде як основа створення інших різновидів шумів, крім чорного.

Рожевий шум.

Спектр рожевого шуму

На відміну від білого, має велика кількістьнизьких частот із плавним спадом в 3дб\октава. Містить у собі частину «червоного». Рожевий шум - це один з найвідоміших у звук.дизайні різновидів. Його використовують для створення звуку вітру та всього, що з ним пов'язано.

Червоний шум.

Спектр червоного (коричневого) шуму

Він також відомий у музичному співтоваристві і його можна спокійно розмістити на друге місце після «рожевого». Іноді його називають «коричневим» через те, що він по хаотичності має подібність до ефекту броунівського (браунівського) руху, а так як браун (Brown)з англійської перекладається як «коричневий», часто зустрічається і такий варіант. Червоний шум, на відміну від рожевого, вже має крутіший спад у 6дб\октава. За звучанням він тепліший, ніж «білий» і робота з ним приємніша слуху. Всі звуки хвиль океану, шум водоспаду, прибої і т.д. - це пряма робота з цією категорією.

Синій шум.

Спектр синього шуму

Це дзеркальне відбиття рожевого шуму. Його спектральна щільністьзбільшується на 3 дб\октаву. Застосовується так само при створенні звуку водоспадів у віддаленості від джерела, а також у синтезуванні робочого барабана.

Фіолетовий шум.

Спектр фіолетового шуму

Дзеркальне відображення червоного. Його частотний діапазон збільшується на 6дб\октава. На слух дуже різкий, від чого є основним по створенню та емулювання звуків робочого барабана та хай-хета. Використовувався в TR -808, 909, 303.

Сірий шум.

Спектр сірого шуму

Найбільш рідкісний у звукодизайні. Має спад посередині через те, що утворюється від складання спектру червоного та фіолетового шумів. Має цікавий психоакустичний ефект - людина, слухаючи його, не помічає частотну «дірку» в центрі. Мозок сам доповнює відсутню спектральну картину. Застосовується у створенні синтезованих звуків, у яких центральна частотна смуга має бути вільна.

Помаранчевий шум.

Спектр оранжевого шуму

Квазистаціонарний шум із кінцевою спектральною щільністю, частотні групи якого розташовуються на частотах музичних нот. Ось таке ось визначення ... Хоча, насправді все дуже і дуже просто - це шум будь-яких духових інструментів, наприклад, сопрано-дудка:

Також помаранчевий шум є невід'ємною частиною шумо-резонансного синтезу, який отримують методом еквалізації білого шуму, пропускаючи його через фільтри з резонансними характеристиками. Ось як приклад:

Зелений шум.

Це повсякденний звук міста, прогулянкових парків і т.д. За основу береться рожевий чи червоний шум, з яскраво виділеної областю частот 500гц і зі зрізом високих частот. Застосовується для емуляції всіх звуків міста.

Чорний шум.

Під цією назвою ховається дуже багато всяких понять, але я візьму тільки ті, що пов'язані з музикою та звуком безпосередньо.

  • Перший варіант цієї тематики - це відсутність взагалі будь-якого звуку, тобто тиша, і під цим мають на увазі не просто тиша з ваших динаміків, а повна безмовна тиша (), яку можна отримати в спеціальних акустичних камерах.
  • Другий варіант - це шум з дуже низькими та динамічно різкими частотами, на кшталт землетрусу або обвалення будівлі.

Але перші два різновиди до музики не мають відношення, а ось третій вже ближче до нашої теми - це саме те, що використовують звукодизайнери при синтезі:

Спектр чорного шуму

Чорний шум (який є різновидом чорного звуку) – це спектр шуму, який знаходиться за чуттєвою областю частот. Тобто його ми не почуємо. Ви тоді запитаєте: а як же він застосовується в музиці? І тут я вам розповім дуже цікаву історіюз мого дитинства: мій тато якось вирішив мені спаяти для акустичної гітари примочку, і почав розповідати про те, як у своїй юності він із друзями виготовляв для свого музичного гурту різні дивовижні ефект-апарати. Одним з яких був генератор модуляції для бас-гітари. Це генератор видавав звук, який людина не могла почути (чорний звук), але змішуючи його зі звуком бас-гітари, все ставало інакше: з'являлися деякі звукові відтінки, яких досі не було. Саме цей ефект використовується при синтезі звуку з «чорним шумом» та й взагалі з усіма «чорними» звуками.

Ось вам, як приклад: візьмемо синусоїду 440 гц і будемо її модулювати чорним шумом (у даному випадкуя використовував псевдо-чорний шум – звукова хвиля близька до нього, на слух мінімальна різниця), але вводити його будемо поступово:

Чорний звук при частотній модуляції має деякі цікавими властивостями: при модулюванні, навіть нечутному вуху звукової хвилі, Частотний спектр від даного синтезу вийде в чутний діапазон. Візьмемо синусоїду на 20Кгц (її ви не почуєте) і почнемо поступово модулювати її чорним шумом:

Наша спільнота в

Досі ми говорили про ознаки когнітивного порядку, сигнатури, які можна спостерігати, якщо досліджуване явище представлене дискретно, як безліч елементів-екземплярів. Якщо якісь індивідуальні параметри цих елементів відповідають статечної статистики, і особливо закону Зіпфа, ми можемо припускати, що для цього явища когнітивний порядок є значущою силою, що упорядковує, принаймні, в деяких його аспектах. У прикладах такими множинами виступали міста Росії зі своїми населенням, слова російської з їх частотністю, озера Росії зі своїми площею.

Однак, не завжди можливо уявити явище, що вивчається дискретно, як множинну структуру, що складається з окремих елементів. Іноді структура явища, що вивчається, слабо помітна, так що воно не представляється як безліч, в інших випадках ми просто не можемо отримати статистичну зведену інформацію за індивідуальними параметрами елементів явища. У такій ситуації ми повинні спиратися на цілісні характеристики явища, серед яких особливу роль відіграють шуми.

Шумами ми називаємо будь-яку нерегулярну зміну одного з цілісних параметрів явища, що спостерігається. Наприклад, для вогнища, що горить такими нерегулярно змінюваними параметрами є інтенсивність звуку і інтенсивність випромінювання (ймовірно, є й інші) - при цьому ми не розрізняємо, яка частина багаття виробляє звук або випромінювання, ми беремо його як ціле. Але прикладів шумів різної природиможна навести скільки завгодно: інтенсивність потоку автомобілів на автотрасі, біржові котирування, рівень ґрунтових вод, електрична активність клітин, сила струму у провіднику, тектонічна активність тощо. У кожному з цих прикладів ми маємо справу з вимірною величиною, яка схильна до флуктуацій.

У багатьох випадках флуктуації є періодичними, наприклад періодично змінюється відстань Сонця від Землі, періодично змінюється рівень припливів, положення маятника і т.д. Однак, періодична динаміка зазвичай з'являється в дуже простих системахкерованих фізичним порядком. Ми ж зосередимося на складних системахта явищах, у яких флуктуації параметрів зазвичай є іррегулярними, не-періодичними. Нагадаю, саме у складних системах виникають "тепличні" умови для дії когнітивного порядку.

Отже, шум - не-періодична, іррегулярна зміна параметра явища будь-якого роду. При цьому особливий інтерес для нас представляють шуми цілісних параметрів (шуми, що виробляються явищем як цілісністю), тому що вони дозволяють почути "сутність явища", навіть якщо воно не піддається нормальному структурному аналізу. Зокрема, параметри шумів дозволяють визначити, який порядок керує явищем – фізичний чи когнітивний.

Класичним та добре розробленим методом аналізу шумів є спектральний аналіз. Спрощено, цей метод заснований на перетворенні Фур'є, яке представляє величину, що змінюється протягом виділеного проміжку часу S(t)як суму гармонік кратної частоти:

Нехай, наприклад, ми досліджуємо шумовий сигнал тривалістю 1 с. Його можна як суму періодичних (гармонічних) сигналів з частотами 1, 2, 3, 4, 5 ... герц. Кожен із членів цієї суми має вигляд косинусоїди і є частотним компонентом вихідного сигналу. При цьому, залежно від сигналу, вклад різних компонентів буде різним, що відображається у різних коефіцієнтах A1, A2, А3,...

Побудувавши діаграму, де по осі X ми відкладаємо частоту компонентів (це число збігається з кількістю разів, скільки відповідна косінусоїда укладається у вихідному проміжку тривалістю в 1 сек.), а по осі Y - відповідний коефіцієнт A, зведений у квадрат, ми отримаємо частотний спектр потужностівихідного шумового сигналу, який наочно відбиває внесок кожної гармоніки потужність загального сигналу.

Якщо ви не дуже добре розумієте, про що тут мова, рекомендую спочатку ознайомитися з дуже простим введенням в теорію періодичних процесів і перетворень Фур'є. Воно написане так, щоб у цьому розібралися навіть люди гуманітарних спеціальностей. Якщо ви інтуїтивно розумітимете, що таке спектр потужності флуктуацій і шумів, це дуже допоможе в подальшому читанні Прологів.

Звернімо увагу на зв'язок між частотними компонентами ряду Фур'є та гармонічним рядом. Якщо тривалість вихідного сигналу дорівнює 1 сек, перша гармоніка має частоту 1 гц. та тривалість 1 сек. Друга гармоніка має подвоєну частоту проти першої 2 гц. та період 1/2 сек. (тобто протягом 1 сек. вона робить два повних коливання). Третя гармоніка має частоту 3 гц. та період 1/3 сек. і т.д. Ряд періодів гармонік точно відповідає важливому нам гармонійному ряду:

Іррегулярні зміни параметрів різних явищнадзвичайно поширені і вже давно вивчаються, у тому числі за допомогою спектрального аналізу. З'ясувалося, що з погляду спектра найбільшого поширення мають три типи шумів. Виявилося також, що спектри цих шумів відповідають статечним функціям. Ці шуми отримали колірні позначення: білий шум , коричневий шумі рожевий шум. Далі ми поговоримо про кожного з них.

Білий шум

Білий шум - це шум, частотні компоненти якого мають приблизно однакову потужність у всіх діапазонах частот. Завдяки цій властивості він і отримав своє позначення: вважається, що білий сонячне світлоє рівномірною сумішшю електромагнітних коливаньрізних частот. За аналогією, білим шумом стали називати будь-які сигнали, що мають характерний плоский спектр. Наприклад, типовий зразок білого шуму і відповідний йому спектр потужності:

Як бачимо, у спектрі немає якихось систематичних відхилень від горизонтальної плоскої лінії. А середня спектри великої кількостізразків білого шуму або середня по сусідніх частот, ми отримали плоску горизонтальну лінію.

У природі цей тип шумів найчастіше спостерігається у зв'язку з тепловими флуктуаціями, наприклад, такий спектр мають теплові шуми в напівпровідниках – якщо включити на повну гучність якийсь електронний підсилювач, то ми почуємо м'яке шипіння – це і є тепловий білий шум.

Білий шум знаменний тим, що є дуже простий числовий спосіб його генерації. Візьмемо якийсь числовий діапазон і будемо випадково вибирати з нього числа. Склавши результати в один ряд, ми отримаємо послідовність чисел, що має спектр білого шуму. Це призводить до природного поясненнябілого шуму як результату цілком випадкових процесів. Наприклад, можна пояснити теплові шуми в напівпровідниках.

Коричневий шум

Спектр коричневого шуму відповідає статечної функціїз показником -2. Свою назву цей шум отримав на прізвище Brown, яке носив першовідкривач "броунівського" руху. Розглядаючи під мікроскопом пилок рослин у воді, він виявив, що частки хаотично рухаються, а не залишаються нерухомими. Це було пояснено випадковими ударами молекул води, що налітають на частинки пилку. В результаті частки повільно хаотично дрейфували, блукали. Ідею випадкового блукання добре ілюструє сам зовнішній виглядкоричневого сигналу:

Однак, побудувавши цей же спектр у подвійних логарифмічних координатах, ми цілком прояснюємо відповідність спектра статечної функції:

Незважаючи на випадкові відхилення, спектр очевидно укладається на пряму лінію, що відповідає показнику ступеня -2. Середня за багатьма зразками шуму або згладжуючи сусідніми точками, ми отримаємо практично пряму лінію.

Коричневий шум виходить числовим методом настільки ж простим, як і у разі білого шуму – і він демонструє їхню глибоку спорідненість. Щоб отримати коричневий шум, на кожному кроці слід не просто брати випадкові числа як наступне значення сигналу, а додавати випадкове значеннядо попереднього значення сигналу. Наприклад, якщо на попередньому кроці сигнал мав значення 100 і у нас випало випадкове число-7, то наступне значення сигналу дорівнюватиме 93.

Інакше кажучи, у білому шумі випадковою величиноює кожне наступне значеннясигналу, а в коричневому випадковою величиною є зміна сигналу(Тому кажуть, що білий шум - це диференціал, похідна коричневого шуму).

Характерний блукаючий вигляд коричневого шуму демонструє його важливу відмінність від білого: білий шум є флуктуацією, що лежить у певній смузі, за межі якої вони практично не виходять. Навпаки, коричневий шум, якщо є достатньо часу, гарантовано залишить будь-яку, навіть дуже велику смугу значень:

У зв'язку з цим прийнято говорити, що білий шум стаціонарний, а коричневий - нестаціонарний. (Звернімо увагу, як це нагадує поняття схожих і розбіжних числових рядів).

Коричневий шум широко поширений явищах різної природи. Він виникає всюди, де є випадковий приріст будь-яких параметрів. Наприклад, у броунівському русі мікрочастинок таким параметром є координата частинок. Коричневому спектру добре відповідає нормальний рухбіржових котирувань, що також складається з приростів вартості акцій, близьких до випадкових. Взагалі, там, де ми маємо величину, яка з якихось причин не схильна змінюватися миттєво, а лише відносно невеликими приростами, ми зустрічаємо флуктуації, що мають спектр коричневого шуму. Природно, що фізична реальність, у якій безліч таких інерційних величин (координати тіл, їх імпульси тощо), дає безліч прикладів коричневого шуму.

Якщо білий шум на слух схожий на шум піску, що сипиться, або шум в електронному підсилювачі, то коричневий шум, через величезну перевагу низьких частот, схожий на шум в цеху машинобудівного заводу, який наповнений гучним і "важким" гулом величезних агрегатів.

Рожевий шум

Рожевим шумом або фліккер-шумом називають шум, спектр потужності якого відповідає статечної функції з показником -1. Формально, за проміжним показником ступеня (у коричневого він дорівнює -2, у білого - 0), рожевий шум знаходиться посередині між коричневим і білим шумом. Це ілюструє і типовий вид рожевого шуму:

Шум не такий "плоский" як білий, але й не так сильно бродить, як коричневий.

Свою назву рожевий шум отримав завдяки аналогії з спектром кольорів електромагнітних хвиль. Біле світло має рівномірний плоский спектр і якщо посилити потужність низькочастотних компонентів - а вони відповідають за червону область колірного спектру - то біле світло перетвориться на червоне, рожеве. Спектр рожевого шуму цим відрізняється: потужнішими у ньому є низькі частоти. (але потрібно пам'ятати, що якщо ми поглянемо на спектр не в логарифмічних, а в звичайних координатах, ми побачимо, що насправді найнижчі компоненти набагато потужніші за інші. За аналогією, це відповідає ситуації, коли випромінювання червоного кольору багато разів сильніше інших, перебиває їх , Тож точніше рожевий шум слід було б називати червоним).

Рожевий шум спостерігається в різних явищах. Вперше на нього звернули увагу у фізиці напівпровідників, у флуктуаціях струму через напівпровідники, коли було виявлено, що крім звичайного теплового шуму, у них присутній шум, що має статечний спектр із показником близько -1. Особливо він стає помітним на низьких частотах, у яких цей шум має максимум потужності. У фізиці цей шум називають "миготливим шумом", фліккер-шумом та його походження досі залишається загадкою. Він має воістину дивні властивості. Наприклад, виявилося, що навіть у напівпровідниках, повністю ізольованих від зовнішнього світу, від перепадів температури тощо, відбуваються повільні флуктуації струму тривалістю тижні і навіть місяці, мають рожевий спектр. З позицій нинішньої фізики це не піддається задовільному поясненню, оскільки вважається, що напівпровідники не можуть відбуватися якісь оборотні процеси, що мають такий масштаб часу. Проблема стала ще серйознішою, коли було виявлено, що фліккер-шум присутня не тільки в напівпровідниках, а практично в будь-яких провідних середовищах. Це поставило хрест на поясненнях (втім, досить складних), які ґрунтувалися на унікальні властивостінапівпровідників, таких як наявність площин контакту між областями різної провідностіі т.д.

Проблему фліккер-шуму ускладнює та обставина, що досі не було достатньо простої та прозорої числової моделі, яка могла б породжувати рожевий шум. А якщо ми не розуміємо в принципі, як можна створити рожевий шум, то важко пояснити, як він виникає в природних явищах.

Тим не менш, загадка фліккер-шуму залишилася б вузькоспеціалізованою темою, якби шуми з таким спектром не були б виявлені в багатьох інших явищ самої різної природи. Ми не станемо тут їх перераховувати – на тему рожевого шуму вже написано чимало – а лише наведемо кілька важливих для нас прикладів. По-перше, рожевий спектр мають звуки людської мови, а також більшості. музичних творів різних стилівта народів. По-друге, рожевий спектр мають флуктуацію електропотенціалів окремих нейронів мозку, а також в цілому, такий спектр мають електроенцефалограми мозку здорових людей.

На слух рожевий шум не такий "плоский" і "нудний", як білий шум, але й не такий пригнічує "важкий", як коричневий. Найближче він, мабуть, схожий на звук водоспаду, коли ми знаходимось неподалік нього.

Рожевий шум іноді позначають як " шум 1/f", тому що рівняння спектру потужності для рожевого шуму відповідає статечній функції:

де W(f)- Потужність гармоніки, що має частоту f, W(1)- потужність першої гармоніки, а f- Частота. Природно, що ми можемо за аналогією позначати коричневий шум як шум 1/f², тому що рівняння його спектру:

Шумом називається випадкове поєднання звуків різної інтенсивностіта частоти. У практиці боротьби з шумом під ним мається на увазі заважаючий, небажаний звук. Вплив шуму на людину залежить від її основних характеристик, якими є:

- рівні звукового тиску (далі УЗД);

- частотний склад (спектр).

Звуковий тиск – це змінна частина тиску, що виникає під час проходження звукової хвилі серед поширення. Вимірюється ця сила, що діє на одиницю площі, у паскалях (Па).

Звуковий тиск у повітрі змінюється від 10–5 Па поблизу порога чутності до 103 Па. За середньої гучності розмови змінна складова звукового тиску близько 0,1 Па.

Мінімальний звуковий тиск, на який реагує людське вухо, становить 2·10–5 Па, максимально ж сприймається без відчуття болю звуковий тиск 102 Па (рисунок 1.6). Отже, діапазон звукових тисків, що сприймаються людським вухомстановить 107 Па.

p, Па

2 × 10-4

2 × 10-5

де p – середньоквадратичне значення звукового тиску, що вимірюється у паскалях;

p 0 - нульовий поріг чутності, тобто тиск, що відповідає порога чутливості людського вуха на частоті 1000 Гц (p 0 = 2 · 10-5).

Органи слуху людини здатні сприймати коливання частотою від

16-20 Гц до 16-20 кГц.

Площина між порогом чутності та больовим порогомназивають площиною чутності. Ця площина характеризується такими даними:

- за частотою коливань – 16-20 Гц - 16-20 кГц;

- по звуковому тиску – 0 – 130-140 дБ.

Рівень звуку є інтегральною характеристикою шуму, тому знайшов широке застосуванняу техніці вимірювань та при нормуванні шуму.

Середнє часу значення потужності звуку, віднесене до одиниці площі, називають інтенсивністю звуку.

Інтенсивність звуку оцінюється рівнем інтенсивності за шкалою де-

де I – середньоквадратичні значення інтенсивності;

I 0 = 10-12 Вт/м2 - значення нульового порога інтенсивності звуку.

З інтенсивністю звуку пов'язана гучність звуку - величина, що характеризує слухове відчуття від цього звуку (рисунок 1.8). Гучність звуку складним чином залежить від звукового тиску (інтенсивності звуку). При постійній частоті та формі коливань гучність звуку зростає зі збільшенням інтенсивності звуку (звукового тиску). При однаковому звуковому тиску гучність звуку гармонійних коливань різної частотирізна, тобто різних частотах однакову гучність можуть мати звуки різної інтенсивності.

Гучність звуку цієї частоти оцінюють, порівнюючи її з гучністю чистого тону частотою 1000 Гц. Рівень звукового тиску (в дБ) чистого тону з частотою 1000 Гц, так само гучного, як і звук, що вимірюється, називають рівнем гучності даного звуку у фонах (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 – Криві рівної гучності

Як видно з наведених на малюнку 1.7 кривих рівної гучності, для того щоб отримати рівень гучності в 4 фону на частоті 500 Гц, необхідно звуковий тиск у 20 дБ, а для такого ж рівня гучності на частоті 20 Гц необхідно звуковий тиск у 60 дБ.

З кривих, наведених на графіку, видно, що при рівні 30-40 т на частоті 1000 Гц в діапазоні частот 250-500 Гц відбувається зменшення гучності приблизно на 6 дБ.

Весь діапазон інтенсивностей, за яких хвиля викликає в людському вусі звукове відчуття (від 10-12 до 10 Вт/м2), відповідає значенням рівня гучності від 0 до 130 дБ. У таблиці 1.2 наведено орієнтовні значення рівня гучності деяких звуків.

Таблиця 1.2 – Орієнтовні значення рівня гучності для деяких звуків

Оцінка гучності звуку

Джерело звуку

звуку, дБ

Дуже тихий

Усереднений поріг чувствитель-

Тихий шепіт (1,5 м)

ності вуха

Тикання настінних механічних

Кроки по м'якому килиму (3-4 м)

Тиха розмова

Помірний

Легковий автомобіль (10-15 м)

Вулиця середньої шумності

Спокійна розмова (1 м)

Дуже гучний

Гучна вулиця

Симфонічний оркестр

Пневмомолот

Оглушливий

Грім над головою

Звук сприймається як біль

Класифікація шумів, що впливають на людину

1. За характером спектру шуму виділяють:

- тональний шум, у спектрі якого є виражені тони. Тональний характер шуму для практичних цілей встановлюється виміром в 1/3 октавних смугах частот за перевищенням рівня в одній смузі над сусідніми не менше ніж на 10 дБ.

2. За тимчасовими характеристиками шуму виділяють:

- постійний шум, рівень звуку якогоза 8-годинний робочий день або за час вимірювання у приміщеннях житлових та громадських будівель, на території житлової забудови змінюється в часі не більше ніж на 5 дБА при вимірюваннях на тимчасовій характеристиці шумоміра «повільно»;

- непостійний шум, рівень якого за 8-годинний робочий день, робочу зміну або під час вимірювання в приміщеннях житлових та громадських будівель, на території житлової забудови змінюється на

часу більш ніж на 5 дБА при вимірюваннях на часовій характеристиці шумоміра «повільно».

Непостійні шуми поділяють такі виды:

- шум, що коливається в часі, рівень звуку якого безперервно змінюється в часі;

- переривчастий шум, рівень звуку якого поступово змінюється (на 5 дБА і більше), причому тривалість інтервалів, протягом яких рівень залишається постійним, становить 1 секунду та більше;

- імпульсний шум, що складається з одного або декількох звукових сигналів, кожен тривалістю менше 1 секунди, при цьому рівні звуку в дБАI і дБА, виміряні відповідно на тимчасових характеристиках імпульс і повільно, відрізняються не менше ніж на 7 дБ.

Колір шуму – це система термінів, яка приписує деяким видам шумових сигналів. певні кольоривиходячи з аналогії між спектром сигналу довільної природи (точніше, його спектральною щільністю або, говорячи математично, параметрами розподілу випадкового процесу) та спектрами різних кольорів видимого світла. Ця абстракція широко використовується в галузях техніки, що мають справу з шумом (акустика, електроніка, фізика тощо).

Колірні відповідності різних типів шумового сигналу визначаються за допомогою графіків спектральної щільності, тобто розподілу потужності сигналу по частотах.

Білий шум – це сигнал із рівномірним спектром усім частотах(рисунок 1.8). Іншими словами, такий сигнал має однакову потужність в лю-

бій смузі частот. Наприклад, смуга сигналу 20 Гц між 40 і 60 Гц має таку ж потужність, що і смуга між 4000 і 4020 Гц. Необмежений за частотою білий шум можливий лише теоретично, оскільки у разі його потужність нескінченна. На практиці сигнал може бути білим шумом тільки в обмеженій смузі частот.

Малюнок 1.8 – Спектральна густина білого шуму

Спектральна щільність рожевого шуму визначається формулою 1/f (щільність обернено пропорційна частоті), тобто він є рівномірним у логарифмічній шкалі частот (рисунок 1.9). Наприклад, потужність сигналу в смузі частот між 40 і 60 Гц дорівнює потужності смуги між 4000 і 6000 Гц. Спектральна густина такого сигналу в порівнянні з білим шумом загасає на 3 дБ на кожну октаву. Приклад рожевого шуму - звук вертольота, що пролітає. Рожевий шум виявляється, наприклад, у серцевих ритмах, у графіках електричної активностімозку, в електромагнітне випромінюваннякосмічних тіл.

Іноді рожевим шумом називають будь-який шум, спектральна щільність якого зменшується із збільшенням частоти.

Рисунок 1.9 – Спектральна щільність рожевого шуму

Броунівський шум схожий на рожевий шум, проте його спектральна щільність загасає на 6 дБ на октаву (рисунок 1.10). Тобто його спектральна щільність обернено пропорційна квадрату частоти. Броунівський шум може бути отриманий, якщо проінтегрувати білий шум, або за допомогою алгоритму, що симулює броунівський рух. Спектр червоного шуму (в логарифмічній шкалі) дзеркально протилежний спектру фіолетового. Іноді цей шум називають також коричневим, як один із варіантів перекладу прізвища Brown – «коричневий». На слух броунівський шум сприймається теплішим, ніж білий.

I , ГцКоричневий шум

f, Гц

Малюнок 1.10 – Спектральна щільність коричневого шуму

Також найбільш поширені:

а) синій шум - вид сигналу, чия спектральна щільність збільшується на 3 дБ на октаву; б) фіолетовий шум - вид сигналу, чия спектральна щільність збільшується

ється на 6 дБ на октаву; в) сірий шум – спектр сірого шуму виходить, якщо скласти спектри

броунівського та фіолетового шумів.

Звукові хвилі мають різну природу, а наслідком їхнього хаотичного коливання є шум.

Ми завжди стикаємося з шумами у повсякденному життіБудь то звуки авто, дощу, метро, ​​моря, вітру. Існує різноманітна кількість видів шумів. Їх розрізняють навіть за кольором.

Шум білого кольору- Це «щоденний шум». Сюди входять:

  • шум моря;
  • звучання дощу;
  • нічні шарудіння;
  • дзюрчання річки;
  • шум автомагістралі;
  • гул поїздів.

Він не є негативним для людини, але безперервний вплив звуків різної частотиможе спричинити підвищення або зниження тиску, біль у ділянці голови. Для окремих людей білий шум є невід'ємною умовою міцного сну. Більшість не здатна поринути в нічні сни, якщо відсутнє відоме «ш-ш-ш» на тлі. Чому заміщення щоденних звуків так чарівно впливає на людей? Чи буває інших кольорів шум?

Думка про зміну одного шуму іншим може здатися, на перший погляд, безглуздою. Чи є в цьому толк? «Я не можу заснути через звуки, що заважають, включу-но я сторонні шуми». Дивно. Проте більшість людей запевняють, що не готові повноцінно засипати без шуму, що описується. А деякі компанії готові запропонувати вам купити пристрій, що відтворює пристосовані шуми для міцного сну. Що відбувається з нашим тілом у ці моменти?

Суть короткої відповіді така: шум білого кольору є комфортним для окремих індивідів.

А зараз розгорнута відповідь. Шум білого кольору є стаціонарним звуком. Він складається із багатоспектральних елементів. Вони однаково розміщені за цілим спектром залучених частот.

Щось ясно? Давайте уявимо концерт з більшим числоммузикантів. Кожен із них грає по ноті. Подібний ансамбль відтворює в той же час численні звуки, які доступні нашому вуху. Це шум білого кольору.

Буває так, що ви прокидаєтеся від шуму, його провини тут немає. Вас будить неузгодженість і модифікація звукового тону. Шум білого кольору блокує аналогічні гострі зміни, наче захищає вас від раптових чи неприємних звуків.

«Найпростіший варіант полягає в тому, що наш слух завжди знаходиться в робочому стані, навіть під час сну», - пояснює Сет Горовиць, автор книг. Тому і багато людей вибирають слухати шум білого кольору, створюваний будь-яким механізмом, а не інтенсивний, а потім спадаючий хропіння чоловіка.

Це справді схоже на істину. Якщо раптом вам не до душі саме шум білого кольору, спробуйте слухати звуки інших тонів.

У прикладних областяхшум рожевого кольорувідомий як фліккер-шум. Звучання вертольота, що пролітає, - це яскравий прикладшуму такого типу. Він має прекрасне лікувальним ефектомпри депресіях та неврозах. Нещодавні дослідження виявили, що якщо фільми побудовані на закономірностях рожевого шуму, то вони є більш привабливими для глядачів, оскільки відповідають малюнку поділу уваги людей.

Аналіз, який провів професор Jue Zhang з Університету Пекіна, виявив, що шум найпривабливішим найменуванням «рожеві шуми» може допомогти зануритися в сон набагато швидше.

Рожеві шуми - це вид звуку, в якому всі октави мають рівну потужність, або повністю узгоджені частоти. Уявіть собі звук дощу, що падає на асфальт або вітру, що шелестить листя дерев.

Шуми інших кольорів

  • Коричневий шум нагадує звучання водоспаду. Знаменитий він тим, що, вступаючи в резонанс з органами людини, коричневий шум створює порушення діяльності ШКТ. При яскраво вираженій насиченості шум може завдати шкоди людям.
  • Шум синього кольорузгідно з звуковими почуттями більш різкий, ніж шум білого кольору. Цей видутворюється внаслідок змін рожевого шуму.
  • У світі не існує не тільки шуму синього, а й фіолетового кольору. Виникає він завдяки спектрального аналізушумів коричневого та білого кольору.
  • Унікальність шуму сірого кольоруполягає в тому, що в цілому діапазоні частот він містить ідентичну гучність для вух людей. Спектр шуму сірого кольору виникає при поєднанні шумів коричневого та білого кольорів. Людина розцінює її аналогічно білому.
  • Апельсиновий або шум помаранчевого кольоруволодіє дуже важким викладом з наукової точкизору. Але зробити його досить легко – вручіть дітям пластикові сопрано-дудки та дозвольте їм погриміти.
  • Шум червоного кольору притаманний водним ресурсам. Такий звук ми чуємо від віддалених об'єктів, які є в океані з берега.
  • Шумом природного середовища є зелений шум.
  • Чорний шум – це те, чого іноді нам не вистачає у міській метушні: чорний шум – це тиша.

Безперечно, далеко не всі у захваті від шуму такого типу. Окремі люди, навпаки, стають сприйнятливішими до фонових звучань. Ймовірно, хтось із нас сприймає нескінченний шум, як спокій, а хтось вихоплює з нього різкі окремі ноти.

Вплив звуків на людей залежить від:

  • ступеня шуму;
  • його характеристик та діапазону;
  • періоду дії;
  • резонансних явищ.
  • стани самопочуття;
  • індивідуальних особливостей людей та пристосованості організму.

Негативний вплив шуму проявляється у впливі на емоційну установку, мотивацію, ініціативу, буває, але зазвичай ніяк не виявляється у погіршенні роботи, проте завдає незручності людям.

Можуть бути неприємними шипіння, шум, гуркіт і скрип, що коливається; вони зменшують здатність швидко та чітко здійснювати координовані рухи.

Потужний шум викликає проблеми у розпізнаванні кольору, здатності визначити час та відстань, зменшує якість зору, змінює візуальне сприйняття.

У період з 18-45 ми здатні з меншими проблемами витримати потужні шуми, ніж молодші або, навпаки, люди похилого віку. Жінки набагато краще за чоловіківпереносять шуми. Якщо ви маєте підвищеним тиском, то потужний шум переноситимете важче, ніж люди, у яких воно в нормі. З іншого боку, у звичному життєвому просторі люди не сприймають звичайні шуми. Без звуків людина не може існувати.

Якщо навколо людини занадто тихо і спокійно, це негативно впливає на емоційне тло, адже така тиша незвична будь-якого з нас.

2017, . Усі права захищені.