Тестовые сигналы — «Белый шум»

Как нам говорит Вики, «белый шум» — это стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот. Небольшое пояснение: стационарный шум — это шум, который характеризуется постоянством средних параметров: интенсивности (мощности), распределения интенсивности по спектру, автокорреляционной функции. Так яснее стало? Думаю нет.

Немного разберемся в этом понятии и немного коснемся других «цветовых шумов». «Белый шум»  считают безопасным шумом для человеческого слухового аппарата. В «белом шуме»:

• все частоты, которые может различить слух человека, имеют равномерное распределение по уровню. Иначе сказать, белый шум не может раздражать наше ухо.
• могут поглощаться другие звуки, и потому, посторонние звуки будут не так заметны.
• имеется эффект, который заключается в том, что на фоне общей «звуковой картинки» монотонное «шипение» этого шума будет казаться успокаивающим.

Но это чисто теория. Всё же, не совсем понятно — что это и для чего? Можно ли с помощью «белого шума» проверить акустику? Что даст тестирование этим «шумом»? Не вреден ли «белый шум» для акустики? По порядку..

Что такое белый шум?

Белый шум — это искусственный шум, в котором равномерно распределенные звуковые волны разной частоты звучат примерно на одной громкости.

Посмотрим на картинку ниже (рисунок 1), взятую на прокат из интернета. Что там наблюдаем? Кстати, этот график представляет «белый шум» в узких полосах частот. Спектр (смотри синюю тонкую полоску) практически равномерен по всей частотной оси (нижняя шкала).

Теперь рассмотрим, тот же «белый шум», но не в узких, а в третьоктавных полосах частот (смотри рисунок 2. ниже). Коротко, что такое «третьоктавная полоса» (one-third-octave band) — это диапазон частот, в котором верхняя частота равна нижней частоте, умноженной на кубический корень из двух (приблизительно на 1,26). Что такое — «октава», коротко мы рассказали на странице «Вопросы-ответы»

Третьоктавный график-спектрограмма

Здесь можно наблюдать иной график. Эта спектрограмма уже не совсем горизонтальная (смотри синюю тонкую полоску на голубом фоне частотного спектра). В этом случае, мы наблюдаем рост энергии с повышением частоты (по нижней шкале).

Рассматривая этот третьоктавный график, видим, что энергия равномерно распределена по всем частотам, но чем выше частота, тем выше становятся октавные группы, соответственно, тем интенсивнее шум. То есть, частота выше, и уровень шума на этих частотах — больше.

Упрощенно говоря, октавы — это несколько объединенных вместе частот (группа частот), которые помогают количественно оценить то, как мы воспринимаем разные частоты на слух. Каждая октава представляет суммирующий уровень энергии шума в определенном диапазоне частот.

Важный момент! С увеличением частоты, в такую октавную полосу, собирается больше частот. Наш слух легко слышит разницу между отдельными «низкими частотами». А вот с высокими — проблема, и чем выше частоты, тем слабее мы замечаем разницу между соседними частотами, даже если они будут относительно далеко друг от друга.

Внимательно изучите таблицу.

К примеру, между нижней 88 Гц и верхней частотой 177 Гц, расположена одна октавная полоса (полоса — 125 Гц) и она содержит в себе 89 частот.  Между 177 Гц и 355 Гц —  октавная полоса 250 Гц, она содержит уже 178 отдельных частот. А полоса 2000 Гц — от 1420 Гц до 2840 Гц содержит 1420 частот. Иначе сказать, октавная полоса 125 Гц уже, чем полоса 250 Гц, а полоса 2000 Гц — в разы шире предыдущих.

Слушать белый шум — вредно или полезно?

Может, помните, в детстве мамы укачивали нас, приговаривая «шшшш», на подсознательном уровне это должно остаться. Вот это монотонное шипение – и есть «белый шум». Очень похожие, монотонные звуки издают водопад, ручей, капли дождя, падающая  листва в лесу — успокаивают вас? И вообще, некоторыми людьми, «белый шум» наделяется терапевтическими свойствами. Его рекомендуют слушать при головных болях. Многим, белый шум помогает расслабиться и даже сконцентрироваться.

Удивительно, но многие мамочки, на форумах, делятся рассказами, что их ребенок успокаивается или лучше засыпает под гул пылесоса или фена. Эффект этого шума можно объяснить так, что ребенок привыкает ещё в утробе к монотонным звукам (работа сердца, течение крови по организму матери). Вот по этому, монотонные звуки успокаивают малыша после рождения. Малыш хорошо засыпает, когда ему напевают какую нибудь простую мелодию, или просто мамочка что-то ему рассказывает — неважно что, главное монотонным голосом. Скажите, что это не так!

Некоторые «продвинутые» мамаши покупают «чудо устройства», под монотонный шум которых дети успокаиваются и спят хорошо. Но детские терапевты очень скептически относятся к такому методу успокоения. Просто заглушить некой «шумелкой» посторонние звуки — не лучшая идея, так как это может сказаться на формировании ложных слуховых образов у ребенка. Постоянный монотонный шум может поменять работу мозга, потому лучше не злоупотреблять этими шумами, а прибегнуть к традиционным колыбельным.

Каким бы хорошим успокаивающим эффектом не обладал «белый шум», слушать его бесконечно всё же не стоит. Ученые не зря сравнивают шум с наркотиком. Как ни странно, но и звуковые сигналы могут вызывать привыкание (как некий наркотик). Они могут менять мозг на химическом уровне, а так же — структурно и функционально.

Да, слушать «белый шум» не вредно для слухового аппарата, если это относительно не громкий звуковой шум и продолжительность прослушивания не велика. Да и для какой цели его кто-то будет слушать настолько долго? — не понятно.

Белый шум как тестовый сигнал для акустики

Теперь немного обсудим следующие вопросы: — Можно ли с помощью «белого шума» проверить акустику? Что даст тестирование этим «шумом»? Не вреден ли «белый шум» для акустики?

Можно ли «белый шум» использовать для тестирования акустики или аппаратуры? Да, можно. И это будет тест не на то, как акустика воспроизводит те или иные частоты. Это будет тест на общую картину восприятия звукового потока от колонок в целом. Вот для примера, послушайте «белый шум»:

Установить уровень громкости в минимальное значение!! А потом постепенно прибавляйте. Почему? Об этом коротко, чуть ниже.

Первый тестовый сигнал, уровень сигнала -12 dB, оба канала фазные, скачать (в формате .aps) можно здесь.

А этот сигнал «белого шума», уровнем -12 dB, оба канала в противофазе, скачать (в формате .aps) можно здесь.

Слышна разница? Думаю, что да. Вообще, фазные и синфазные сигналы отличаться будут по любому, это слышно и нетренированным слухом. Восприятие звуковой картинки абсолютно другие. Вот только так и можно воспользоваться этим тестовым сигналом — «белым шумом».

Но что даёт тестирование «белым шумом»?

По мне, так ни чего. Кроме как проверить фазность подключения акустики, динамика. Но проверить, правильно ли подключен динамик (плюс и минус не перепутаны ли?) можно любым другим сигналом, который чуть спокойнее относится к акустике. Я говорю о «розовом шуме».

Так вреден ли «белый шум» для акустики?

Как мы уже выяснили, у «белого шума», на каждую любую единицу частоты, приходится равная энергия. Иначе сказать, к примеру, в полосе от 100 Гц до 101 Гц будет столько энергии, сколько в полосе от 1000 до 1001 Гц. На экране анализатора спектра будет отображаться практически горизонтальная прямая.

Ну тогда вопрос — а что не так? Если на каждый герц приходится поровну энергии, то в полосе частот 1000 — 5000 Гц её будет в 10 раз больше, чем в полосе 100 — 500 Гц. Вот этот момент не кажется напряженным? — в 10 раз!!

С удвоением частоты, уровень повышается на 6дБ, а это, как бы, — в два раза. Это можно будет увидеть на экране анализатора спектра, когда он отображает «белый шум» в реальном времени. И чем выше частота, тем выше уровень сигнала. А получается, что есть большая вероятность, что этот сигнал может «убить» ВЧ-динамики на акустике. Уровень на ВЧ получается завышен, и при критическом уровне громкости динамики могут «приказать долго жить».

Немного о других «цветовых шумах»

Белый шум — не единственный такой «цветной шум», кстати, он своим звуком напоминает шум телевизора в отсутствии сигнала. Для удобства и наглядности при сравнении, фоновые шумы классифицируют по цветам. Белый – это всего только один из них. Вот, к примеру другие варианты «цветных шумов»:

• Розовый – мерцательный шум, помогает концентрировать внимание, бороться с депрессиями и неврозами. Используется в качестве тестового сигнала для тестирования акустики и аппаратуры. От «белого» он отличается сниженным уровнем высоких частот. По звуку похож на шум океана.
• Коричневый (красный) – этот шум, на слух воспринимается теплее белого. Он ещё больше снижает высокие частоты, по сравнению с «розовым» и считается более приятным шумом на слух. Он больше похож на гул ветра, звуки водопада. Он кажется более низкочастотным, по сравнению с предыдущими.
• Синий – это противоположность коричневому шуму. Вся энергия «синего» сконцентрирована в верхнем диапазоне частот, с практически отсутствием нижних. Звук похож на шипение водяных брызг. Воспринимается на слух достаточно резко и может вызывать значительный дискомфорт.
• Черный — это в основном тишина с добавлением небольшого количества случайного шума. Именно поэтому его также иногда называют «технической тишиной».

Также бывают серые, оранжевые, зеленые и другие шумы. Но во всех «шумах» мы не будем разбираться, разве что о «розовом шуме». Хотя, если интересно — продолжим в другой раз и о других. Просто сообщите об этом.

Продолжение следует…

Будем рады вашему вниманию и комментариям. Вам не трудно — проголосуйте за эту статью. Буду примерно знать ваше мнение о сказанном.

Всего знать — не дано никому, потому многие учатся до конца своих дней, если им это интересно. Так и мы, стараемся познать и поделиться своими размышлениями.

Хотите поделиться своим опытом, знаниями — напишите и мы обязательно примем меры к изучению информации. Вы сможете выразить своё мнение или вы захотите стать автором статей прямо на нашем сайте! Не забываем про Авторские права.

Хотите поделиться мнением о прочтенном на этой страничке — очень будем рады! Оставьте свой отзыв или напишите пожелания в форме ниже.

Возможно, некоторые фото или тексты, для данной статьи, взяты из открытых источников интернета, для примера и ознакомления. Если не указано иное, то не претендуем на авторство оных. Так же, использовано немного своих, можете пользоваться. В случае, если нарушены чьи-то права — сообщите об этом в комментариях.