Разноцветный звук
Белый шум – не единственный оттенок звука: есть также розовый, голубой, серый, коричневый и все они влияют на слушателей по-разному.
Меган Нил (Meghan Neal)
Большинство людей знакомы с белым шумом, это тот статический шум от кондиционера, который убаюкивает нас по ночам, заглушая любой фоновый шум.
Правда, технически, гул вентилятора или переменного тока вообще-то не является белым шумом. Многие звуки, которые привыкли называть белым шумом, на самом деле розовый шум, или коричневый, или зеленый, или синий. В аудио технике есть целая радуга шума цветов, каждый со своими уникальными свойствами, которые используются для создания музыки, помогают расслабиться или описывают естественные ритмы, такие, как человеческое сердцебиение. Если разобраться в них, то вы можете начать различать цвета шумов, составляющих звуковой ландшафт вокруг нас.
Звуковую волну можете охарактеризовать двумя фундаментальными характеристиками: частота, отражающая количество колебаний секунду (один герц – одно колебание в секунду), и амплитуда, или размер волн (также может быть описана как мощность). Типы шумов названы по некой аналогии с цветовым спектром: белый шум, к примеру, содержит все звуковые частоты, так же, как белый свет содержит все частоты света в видимом диапазоне.
В звуковых волнах музыки частоты идут с интервалами, приятными для нашего уха, создавая гармоническую структуру, которая дает звуку его уникальное качество тона, или тембр. (Это то, что заставляет одну и ту же ноту звучать по-разному на флейте и на скрипке) Шумы, которые мы слышим каждый день: топот ног по полу, гудки автомобилей на улице, звон ключей – составлены из спорадических волн, со случайным распределением частот и амплитуд.
И, в отдельной категории, существуют цветные шумы. В отличие от хаотичных ударов барабана или криков, эти звуки представляют собой непрерывный сигнал, но их нельзя назвать приятными. Не зря в аудио технике, термин «шум» описывает любую нежелательную информацию, мешающую полезному сигналу, например, помехи в радио.
Чистый белый шум звучит как то шипящее "шшшш", которое мы слышим, когда телевизор или радио настроены на неиспользуемую частоту. Это смесь всех частот, которые люди способны слышать (примерно от 20 Гц до 20 кГц), в случайном порядке, с одинаковой силой каждой частоты, все равно, как если 20000 различных тонов звучат вместе и одновременно, смешивались в постоянно меняющуюся, непредсказуемую звуковую кашу.
Остальные цвета похожи на белый шум, но с большим количеством энергии, сосредоточенной в высокой или низкой части звукового спектра, что слегка меняет характер сигнала. Розовый шум, например, это белый шум с задранными басами. Это звук "шшш" с примешанным низким гулом, как мягкий шум ливня.
Розовый шум звучит менее резко, чем белый шум, потому что люди слышат нелинейно. Мы слышим октавами, или удвоением полосы частот, что означает, что мы воспринимаем столь же много звука в пространстве между 30-60 Гц, как между 10000-20000 Гц. Мы также более чувствительны к более высоким частотам (громче всех звучит от одного до четырех килогерц, что примерно соответствует частоте плачущего ребенка), так что белый шум, с одной и той же интенсивностью даже на самых высоких частотах, может показаться слишком резким до наших ушей. Энергия в розовом шуме падает вполовину по мере удвоения частот, так, что каждая октава имеет одинаковую мощность, что звучит более сбалансировано.
Спектральный анализ белого и розового шума, с частотой по горизонтальной оси и амплитудой по вертикальной (The Physics Hypertextbook)
В последние годы розовый шум стал всеобщим любимцем из всего спектра шумов, сместив белый в качестве актуальной опции на звуковых генераторах для сна или концентрации. В 2013 году исследование, опубликованное в журнале Neuron, обнаружило, что розовый шум помог испытуемым добиться более глубокого сна; в последние годы различные блоги на тему здоровья рекламировали его как ключ к хорошему ночному отдыху.
Обратный розовый шум, также называемый 1/F шумом, может применяться к большому количеству систем за пределами звука. Если взять, к примеру, приливы и отливы и нанести их на график в форме волны, она будет соответствовать 1 / F, который оказывается точно посередине между чистым хаосом и коррелированным движением. Оказывается, большая часть нашего мира существует в этом месте между хаосом и порядком: розовый узор шум был найден в большинстве жанров музыки, длинах сцен в голливудских фильмах, структуре ДНК, приливах и отливах, транспортных потоках, а также колебаниях на фондовом рынке. Мир прямо-таки купается в розовом.
Коричневый или "броуновский" шум, более глубокая версия розового, на самом деле назван не в честь цвета; название происходит от того факта, что сигнал имитирует "случайное блуждание" броуновского движения, т.е., случайного движения частиц в жидкости. Этот звук (не следует путать его с мифической "коричневой нотой") более глубокий и басовитый, подобно океанским волнам или сильному ветру.
Синий шум, в котором больше энергии сконцентрировано в высокой части звукового спектра, дает обратный эффект: он звучит как шипение разбрызгиваемой воды, пронзительный визгливый шум, совершенно без басов. Это, по сути, шум, обратный розовому: в синем шуме частоты увеличивают амплитуду с той же скоростью, и каждая октава имеет такую же амплитуду, как две октавы ниже ее, вместе взятые.
Поскольку высокие частоты синего шума слушателям уловить сложнее, звукорежиссеры используют его для процесса, называемого аудио дизеринг, при котором который шум намеренно подмешивается к сигналу, чтобы свести к минимуму любые искажения, появляющиеся в ходе производства. Добавление шума рандомизирует ошибки, помогая сгладить острые углы.
Серый шум звучит одинаково на каждой частоте; как и розовый, он откалиброван, чтобы казаться более сбалансированным человеческому уху. Нет единого примера серого шума, потому что каждый человек имеет свою кривую чувствительности к звуку. В медицине он используется для лечения гиперакузии, повышенной чувствительности к нормальным звукам, или звона в ушах.
Белый, розовый и синий шумы являются единственными цветами, имеющими официальные определения в федеральном стандарте телекоммуникаций США, в то время как коричневый и серый имеют хождение в определенных отраслях. В то же время, другие цвета радуги шума определены только неофициально. Зеленый шум, например, был описан как сигнал с большим количеством энергии, сосредоточенной в середине звукового спектра; с диапазоном частот, ограниченным около 500 Гц, он должен имитировать природные шумы. Оранжевый шум иногда описывается как дисгармония, какофония, подобно оркестру с расстроенными инструментами. Фиолетовый шум – это просто более интенсивный вариант синего цвета, с еще большей энергией, сконцентрированной в самых высоких звуковых частотах.