Màu sắc của tiếng ồn

Màu sắc của tiếng ồn

Âm thanh là tập hợp các tín hiệu ngẫu nhiên có các đặc tính vật lý nhất định phụ thuộc vào nguồn âm thanh. Một trong những đặc tính vật lý của âm thanh có thể được nhìn thấy từ quang phổ được hình thành. Có rất nhiều tiếng ồn có thể được phân biệt dựa trên đặc điểm quang phổ, chẳng hạn như tiếng ồn trắng, tiếng ồn màu hồng, tiếng ồn màu nâu, tiếng ồn màu xanh lam, tiếng ồn màu tím, tiếng ồn màu xám, và những tiếng ồn khác. Nói chung, những gì thường được sử dụng là Tiếng ồn trắng, Tiếng ồn màu hồng và Tiếng ồn màu nâu cả trong đo lường và kiểm tra âm thanh.

Nhiều người rất quen thuộc với Tiếng ồn trắng, thông thường, âm thanh tĩnh từ Máy điều hòa không khí đưa chúng ta vào giấc ngủ bằng cách ngụy trang tiếng ồn xung quanh luôn được coi là Tiếng ồn trắng mặc dù về mặt kỹ thuật những gì chúng ta nghe thấy từ vòng quay của quạt Máy lạnh không phải là Tiếng ồn trắng. Nhiều âm thanh mà chúng ta kết hợp với Tiếng ồn trắng thực sự là Tiếng ồn màu hồng, Tiếng ồn màu nâu, Tiếng ồn màu xanh lá cây hoặc Tiếng ồn màu xanh lam. Trong thế giới kỹ thuật âm thanh, có nhiều loại màu sắc nhiễu khác nhau với quang phổ độc đáo của riêng chúng, điều này được tạo ra để tạo ấn tượng phong phú cho việc sắp xếp âm nhạc, thư giãn, v.v. Vì vậy, bài viết này sẽ giải thích rằng tiếng ồn tĩnh không phải lúc nào cũng là tiếng ồn trắng.

“Dưới đây là một số màu sắc âm thanh khá quen thuộc và thường được thảo luận trong thế giới kỹ thuật âm thanh:

1. Tiếng ồn trắng

Màu nhiễu thường được nhắc đến nhiều nhất trong cuộc sống hàng ngày là White Noise. White Noise được gọi là “White” là biểu tượng của một ánh sáng trắng có chứa tất cả các tần số đồng đều hoặc phẳng trong các phép tính toán học. Nó được nói về mặt toán học bởi vì, trong thực tế, nó không hoàn toàn phẳng. Mẫu tính toán Tiếng ồn trắng được phân phối đều nếu nó được tính bằng công thức sau:”

Vì vậy, trong trường hợp Tiếng ồn trắng, công suất tín hiệu sẽ trở thành:

Quang phổ thu được có dạng một đường thẳng không đổi như đồ thị sau đây,

Hãy nhớ rằng đồ thị được hiển thị là một hàm logarit chứ không phải là một hàm tuyến tính trong đó dải tần ở tần số cao rộng hơn dải tần ở tần số thấp. Đây là tiếng ồn trắng có thể nghe thấy:

2. Tiếng ồn màu hồng

Phổ tiếng ồn màu hồng giảm theo tỷ lệ trên thang logarit nhưng nó có công suất bằng nhau trong các dải rộng theo tỷ lệ. Điều này có nghĩa là tiếng ồn màu hồng sẽ có công suất tương đương trong dải tần từ 40 đến 60 Hz như trong dải từ 4000 đến 6000 Hz. Vì con người nghe trong một không gian tỷ lệ như vậy, nơi tần số tăng gấp đôi (một quãng tám) được cảm nhận như nhau bất kể tần số thực tế (40–60 Hz được nghe như cùng một khoảng và khoảng cách là 4000–6000 Hz), mỗi quãng tám chứa cùng một lượng năng lượng và do đó tiếng ồn màu hồng thường được sử dụng làm tín hiệu tham chiếu trong kỹ thuật âm thanh. Mật độ công suất quang phổ, so với tiếng ồn trắng, giảm 3 dB mỗi quãng tám (mật độ tỷ lệ với 1 / f). Vì lý do này, nhiễu màu hồng thường được gọi là “”nhiễu 1 / f””. Một số người kết hợp màu hồng với màu đỏ và trắng trong đó màu hồng sáng hơn màu đỏ và mờ hơn màu trắng để nó được mô tả là một phổ giảm với các giá trị gần với a ~ 1. Về mặt toán học, Pink Noise có thể được tính bằng công thức dưới đây:

Mô tả đường cong do tiếng ồn hồng tạo ra như sau:

Tiếng ồn hồng sẽ nghe thấy như tệp âm thanh sau đây

3. Tiếng ồn màu nâu (Tiếng ồn màu đỏ)

Tiếng ồn màu nâu có một số tên gọi, một số người gọi nó là tiếng ồn màu nâu hoặc tiếng ồn màu đỏ. Tiếng ồn màu nâu được Robert Brown, người phát minh ra Chuyển động Brown (Đi bộ ngẫu nhiên hoặc Drunkard’s Walk), phát hiện ra rằng Tiếng ồn do Chuyển động Brownian tạo ra giống với Tiếng ồn đỏ / Tiếng ồn màu nâu. Được mô tả là một ánh sáng đỏ tối hơn Hồng và Trắng, quang phổ hình thành có đặc điểm là giảm mạnh vượt quá mức giảm của nhiễu Hồng (1 / f2 hoặc giảm 6 dB trên mỗi quãng tám). Trực quan, giá trị Tiếng ồn đỏ là ranh giới của Tiếng ồn màu hồng, cùng với Tiếng ồn trắng, do đó, đường cong quang phổ được hình thành như sau:

Tiếng ồn màu nâu sẽ phát ra âm thanh giống như tệp âm thanh sau:

4. Tiếng ồn xanh (Tiếng ồn trong xanh)

Nếu tiếng ồn đỏ và tiếng ồn hồng có đặc tính giảm thì tiếng ồn xanh ngược lại. Tiếng ồn xanh có đặc tính đường cong quang phổ lên dốc tỷ lệ nghịch với tiếng ồn màu hồng. Mật độ công suất của tiếng ồn xanh tăng 3 dB mỗi quãng tám với tần số ngày càng tăng (mật độ tỷ lệ với f) trong một dải tần số hữu hạn. Trong đồ họa máy tính, thuật ngữ “”tiếng ồn xanh”” đôi khi được sử dụng lỏng lẻo hơn khi bất kỳ tiếng ồn nào có các thành phần tần số thấp tối thiểu và không có đột biến tập trung về năng lượng. Đây có thể là một tiếng ồn tốt cho việc phối màu. Bức xạ Cherenkov là một ví dụ xuất hiện tự nhiên của tiếng ồn xanh gần như hoàn hảo, với mật độ công suất tăng tuyến tính với tần số trên các vùng phổ nơi độ từ thẩm của chỉ số khúc xạ của môi trường gần như không đổi. Phổ mật độ chính xác được đưa ra bởi công thức Frank – Tamm. Trong trường hợp này, tính hữu hạn của dải tần xuất phát từ tính hữu hạn của dải mà vật liệu có thể có chiết suất lớn hơn sự thống nhất. Bức xạ Cherenkov cũng xuất hiện dưới dạng màu xanh sáng, vì những lý do này.

Đường cong do tiếng ồn xanh tạo ra như sau:

Tiếng ồn xanh sẽ phát ra âm thanh giống như tệp âm thanh sau:

5. Tiếng ồn tím (Tiếng ồn màu tím)

Nếu tiếng ồn xanh đối lập với tiếng ồn hồng, thì tím có thể được phân loại là đối lập với đỏ hoặc tiếng ồn nâu. Điều này có thể thấy được khi bổ sung mật độ công suất của tiếng ồn tím là 6 dB mỗi quãng tám với giá trị tần số tăng dần. Mật độ tỷ lệ của tiếng ồn tím hay thường được gọi là tiếng ồn đỏ thẳm là f2 trên một dải tần số hữu hạn. Tiếng ồn tím còn được gọi là nhiễu trắng phân biệt, do nó là kết quả của sự phân biệt của tín hiệu nhiễu trắng.

Đường cong do tiếng ồn tím tạo ra như sau:

Tiếng ồn tím sẽ phát ra âm thanh giống như tệp âm thanh sau:

6. Tiếng ồn xám

Tiếng ồn xám là tiếng ồn trắng ngẫu nhiên có tương quan với cùng một đường cong tiếng ồn tâm lý hoặc có thể nói là một đường cong trọng số A nghịch đảo, với một dải tần số cụ thể tạo ấn tượng hoặc cảm nhận rằng âm thanh này lớn như nhau ở tất cả các tần số. Điều này trái ngược với tiếng ồn trắng tiêu chuẩn có cường độ bằng nhau trên thang tần số tuyến tính nhưng không được coi là lớn như nhau do sai lệch trong đường viền âm lượng bằng nhau của con người.

Đường cong do tiếng ồn xám tạo ra như sau:

Tiếng ồn xám sẽ phát ra âm thanh giống như tệp âm thanh sau: