什么是白噪声


什么是白噪声

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白噪声或粉红噪声之类是自然状态的噪声 。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,白噪声的特点是各频段的能量均匀(频谱类似太阳光谱即白光光谱),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) 。
1: 白噪音white noise
所谓白噪音是指一段声音中的频率分量的功率在整个可听范围(0~20KHZ)内都是均匀的 。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 。
2: 粉红噪音pink noise
粉红噪音是自然界最常见的噪音,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"最常用于进行声学测试的声音 。
3: 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 。白噪声可用来测量扬声器和耳机的谐振和灵敏度等 。
4: 从波形角度看,粉红噪音是分形的,在一定的范围内音频数据具有相同或类似的能量 。粉红噪声的电平从低频向高频不断衰减,其幅度与频率成反比(1/f) 。其幅度每倍频程(一个8度)下降3dB 。噪声能量在每倍频程内是相等的 。
5: 从频谱仪的图形上看,白噪声在全频谱内是一条平直的线 。
6: 从频谱仪的图形上看,粉红噪声是在一个小段频谱内平直的线,并且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 。
白噪声是一种无规噪声,它的瞬时值是随机变化的 。它的幅值对时间的分布满足正态分布 。它具有连续的噪声谱,包含有各种频率成分的噪声 。它的功率谱密度与频率无关,几个频率能量的分布是均匀的 。它的等带宽输出的能量是相等的 。它在线性坐标中,输出是一根平行与横坐标的直线 。在对数坐标中,输出是按每倍频程带宽增加3dB的斜率而上升的 。
粉红噪声与白噪声一样也是一种无规噪声,也具有连续的噪声谱 。不同之处在于,它的功率谱密度与频率成反比,在对数坐标中,起输出为一水平线,在线性坐标中,其输出以每倍频程3dB下降 。
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 。
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噪音是指在各个频率都具有相同能量的声音 。这样说可能大家不是很好理解,那么这里先带大家看一首普通歌曲的频谱图 。这里选择的歌曲是Peter,Paul&Mary的《Lemon Tree》 。
这首不到3分钟的歌包含的频率变化非常丰富,几乎没有任何相同的段落 。
那么我们来看看白噪音的频谱图:
整张图在不同频率下的声音能量非常均匀,像一张铺开的纯色布 。
以及还有我们可能会有所耳闻的粉红噪音:
粉红噪音虽然在低频上有比较明显的突出,但在各个时间点上它的能量都是比较均匀的 。
正如白色是由所有相同能量的波段结合而成的光波一样,白噪音也是由所有相同能量的频段组合而成的声音,它们两者在这一点上极其相似,因此这种声音就被称为白噪音 。
无论是白噪音还是粉红噪音,我们听起来都像是电视机里的沙沙声 。
当然以上说的白噪音只是严肃意义下的白噪音,实际上我们如今将很多能量比较平稳的、没有特定意义的声音都称作白噪音 。很多白噪音都来自自然界,像海浪、溪流、下雨、风吹等等 。
严肃意义下的白噪音的产生来源于被放大的全频信号;而广义上的白噪音来源于各种无规律的能量波动 。
目前白噪音最被人熟知的作用是助眠 。
当外界传来脚步声,犬吠声,汽车呼啸而过等等这些突如其来的声音时,安全舒适的环境瞬间被破坏,人的精神也因此紧张起来,而这种紧张的情绪波动想要重新平复就比较困难,失眠就因此而来 。
白噪音虽然有声响,但它没在任何地方有突然提高的声音,这就意味着它其实提供了一个相对安全舒适的环境 。这就是白噪音助眠的原理之一 。
而另一个原理来自声学中的掩蔽效应,当两个一大一小的声音同时存在时,大一点的声音会对小一点的声音起到遮蔽作用,也就是说人们只能感受到较大的声音 。
在白噪音(较大)的作用下,许多突如其来的声音(较小)会被其掩盖掉,从而保证这个环境仍然是相对安全舒适的 。
白噪音在声音治疗领域,无论对人的生理还是心理都有很大的正向作用 。比如我们在城市之中长期被噪音包裹而并不自知,实际上这使人更加容易变得浮躁 。白噪音具有调节人的情绪的作用,能消减浮躁,使人们的心情更加平静 。

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