噪音也有颜色,白噪音与粉红噪音你了解多少

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所属分类:声学基础
摘要

或许你会觉得奇怪,噪音还有颜色?有的。比如我们今天要讲解的自然界常见的"白噪声"和"粉红噪声"。之所以叫白噪声,粉红噪声,是由光波的谱线图就是光谱图类比而来。

或许你会觉得奇怪,噪音还有颜色?有的。比如我们今天要讲解的自然界常见的"白噪声"和"粉红噪声"。之所以叫白噪声,粉红噪声,是由光波的谱线图就是光谱图类比而来。白噪声各频段的能量均匀(频谱类似太阳光谱即白光光谱),在人耳可听的频率范围内,具有相同能量的噪声称为白噪声。白噪声广泛用于环境声学测量中。粉红噪声是在低频段强在高频段弱的噪声(频谱图类似偏红的光谱即粉红光谱)。

噪音也有颜色,白噪音与粉红噪音你了解多少

白噪音

所谓白噪音是指一段声音中的频率分量功率在整个人耳可听的频率范围(0~20KHz)内都是均匀的,具有相同能量的噪声。由于人耳对高频敏感一点这种声音听上去是很吵耳的沙沙声。

电视机无信号时的背景噪声和调频收音机无台时的背景噪声均是白噪声。白噪声广泛用于环境声学测量中,可用来测量扬声器和耳机的谐振和灵敏度等。

粉红噪音

简单说来,粉红噪音的频率分量功率主要分布在中低频段。粉红噪音从人耳中听到的是平直的频率响应——"非常悦耳的一种噪声"。

附:粉红噪声的无损下载地址

粉红噪音最常用于进行声学测试的声音,可以测试出音域是否平坦或过多或不足。
从频谱图分析,两种噪音的区别

噪音也有颜色,白噪音与粉红噪音你了解多少

图一 粉红噪声的频谱

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图二 白噪声的频谱

【图一是粉红噪声的频谱,图二是白噪声的频谱,两个图的频率都是对数座标(X轴)】

我们知道,由于噪声频谱分配不同,使得在听感上会有差异。由上图可知:

1、从频谱仪的图形上看,白噪声在全频谱内是一条平直的线,在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量。粉红噪声, 从波形角度看,粉红噪音是分形的,是-3dB/Oct的斜率,以其倍数频率向下衰减。即1倍频,2倍频……频率越高谱线高度越低。

粉红噪声与白噪声一样都是无规噪声,都具有连续的噪声谱,不同之处在于,粉红噪声的功率谱密度与频率成反比。

2、在对数坐标中,起输出为一水平线,白噪声的能量是以每倍频程增加3dB分布的,粉红噪声是均匀分布的;

3、在线性坐标中,白噪声的能量分布是均匀的,粉红噪声是以每倍频程下降3dB分布的;噪声能量在每倍频程内是相等的。

4、白噪声和粉红噪声的转化。在白噪声中加入一个每倍频程衰减3dB的衰减滤波器,就能得到粉红噪声。

5、粉红噪声相对于白噪声来说,低频能量更足,对扬声器的破坏力更大一些,所以粉红噪声相对于白噪声来说更加严格。另外也要考虑试样的特性,对高音单元来讲,如果严格考虑它的频率范围,情况可能有变,要更多的实测来验证。其实,扬声器的最大功率的限定来自振幅和热两个因素。对高音单元来说,热的限定在一定频率以上是主要的。

两种噪音的实际运用

●粉红噪音可以理解为以倍频程为成分构成的讯号之和(这就是上面渐衰型)

●白噪音可以理解为是以每个频点为成分构成的讯号之各(这就是上面的直线型)

1. 粉噪每个倍频程内的能量是一致的。例如你用粉噪来驱动一个50Hz-20KHz的二分扬声器系统,假设1KHz是理想分频点,那么通过计算可以知道,进入低音扬声器回路和高音扬声器回路的能量是一样大的;(各4个倍频程多一点)

2. 如果只用来测试低音扬声器系统,那么举一个例子:粉噪在20Hz-40Hz段的能量与 500Hz-1000Hz段的能量是一样大的,然后40Hz-80Hz段又是一样的,这样的话,低频区域的能量很大,容易超出线性而打底,损坏扬声器;

3. 如果用白噪来测试高音扬声器,再来一个实例: 2000Hz-3000Hz段的能量与19800Hz-19900Hz段一样大,显然高频部分能量巨大,也会损坏扬声器;

4. 粉噪人可以忍受,白噪不行,所以均衡房间的时候,大家都用粉噪,但是出结论的时候,RTA要设置反向补偿的。粉噪在人的听觉范围内的感觉在各个频点是一样的。

5. 特定情况下,白噪音可以抵消外界噪音。其原理是:白噪音制造了一个遮蔽效应 (masking effect),相当于屏蔽了很多细小的外界声音变化,也就达到了一定的噪音消除的作用。当两个声音相差15dB或更大时,声音大者会掩蔽声音小者,也就是说你只能感受到较大那个声音的存在。

如果外界某个噪声过高而令你干扰时,就可人为的增加白噪去除干扰,但这毕竟是针对声音较小的场合。目前市面上有很多产品利用白噪音这一原理,帮助我们来调节睡眠。但如果外部噪音的声压级有发动机工作时那么大,那么增加白噪就没意义了,相当于再引入一个新噪音。

其他常见的色噪声

白色包含了所有的颜色,因此白噪声的特点就是包含各种噪声。白噪声定义为在无限频率范围内功率密度为常数的信号,这就意味着还存在其它“颜色”的噪声,下面是其他常见的色噪声及其定义:

1、红噪音(海洋学概念)

这是有关海洋环境的一种噪音,由于它是有选择地吸收较高的频率,因此称之为红噪音。

2、橙色噪音

该类噪音是准静态噪音,在整个连续频谱范围内,功率谱有限,且零功率窄带信号,数量也有限。这些零功率的窄带信号集中在任意相关音符系统的音符频率中心上。由于消除了所有的合音,这些剩余频谱就称为「橙色」音符。

3、蓝噪音

在有限频率范围内,功率密度随频率的增加每倍频增长3dB(密度正比于频率)。对于高频信号来说,它属于良性噪音。

4、紫噪音

在有限频率范围内,功率密度随频率的增加每倍频增长6dB(密度正比于频率的平方值)。

5、灰色噪音

该噪声在给定频率范围内,类似于心理声学上的等响度曲线(如反向的A-加权曲线),因此在所有频率点的噪声电平相同。

6、棕色噪音(漂移噪声|醉鬼噪声)

在不包含直流成分的有限频率范围内,功率密度随频率的增加每倍频下降6dB(密度与频率的平方成反比)。该噪声实际上是布朗运动产生的噪声,它也称为随机飘移噪声或醉鬼噪声。

7、黑噪音(禁止噪音)

(1) 有源噪声控制系统在消除了一个现有噪声后的输出信号。

(2) 在20kHz以上的有限频率范围内,功率密度为常数的噪声,一定程度上它类似于超声波白噪声。这种黑噪声就象“黑光”一样,由于频率太高而使人们无法感知,但它对你和你周围的环境仍然有影响。

(3) 具有fβ谱,其中β>2。根据经验可知,该噪声的危害性很大。

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目前评论:1   其中:访客  1   博主  0

    • avatar 摩天之星 1

      噪音还有这么多学问啊