Белый, розовый и коричневый шум: что это на спектре
Белый, розовый и коричневый шум отличаются наклоном спектра: 0, −3 и −6 дБ на октаву. Отсюда — разный звук и разное применение: измерения, калибровка, синтез.
Три шума и чем они отличаются
Шум — это случайный сигнал, у которого нет тона. Цвет шума — название его спектра: как энергия распределена по частотам. Три важных для звука:
- Белый шум. На каждый герц приходится одинаковая энергия. Звучит как яркое «шшш», шипение. Но слух воспринимает частоты по октавам, а в каждой следующей октаве герц вдвое больше, поэтому энергия растёт: +3 дБ на октаву. Отсюда ощущение, что белый шум светлый, с яркой верхушкой.
- Розовый шум. Плотность падает на 3 дБ на октаву (закон 1/f). В каждой октаве одинаковая энергия: у 20–40 Гц столько же, сколько у 10–20 кГц. Звучит ровнее и мягче белого.
- Коричневый шум (броуновский, красный). Плотность падает на 6 дБ на октаву (закон 1/f²). Звучит как низкий гул, шум водопада вдали. Название — от Роберта Брауна и броуновского движения, а не от цвета.
Есть ещё голубой (+3 дБ на октаву) и фиолетовый (+6 дБ на октаву) — зеркальные: больше верха. Используются реже.
Где шумы нужны в звукозаписи
- Измерение комнаты и колонок. Розовый шум на анализаторе спектра с октавными полосами показывает ровную линию. Если пускать его через колонки и мерить микрофоном в точке прослушивания, отклонения от ровной линии — это влияние комнаты. Так проверяют баланс правой и левой колонок.
- Калибровка уровня. В кино принят розовый шум −20 дБFS на канал при 85 дБ SPL у слушателя; для домашней студии это ориентир, как выставить громкость мониторов.
- Синтез. Белый шум — основа хай-хэта, малого барабана, нарастаний (райзеров) и «воздуха». Розовый и коричневый шум — ветер, прибой, гул, подложки для фонов.
- Дизеринг. Тихий шум добавляют, когда уменьшают разрядность, о нём в статье про цифровой звук.
- Диагностика. Пустая запись микрофона — это шум; по его спектру видно, откуда шумит: разбор шума микрофона.
Как проверить колонки розовым шумом
- Поставьте измерительный микрофон (или хотя бы микрофон смартфона с анализатором спектра) в точку, где сидит голова при прослушивании, на уровне ушей.
- Включите розовый шум на умеренной громкости, примерно как громкий разговор, и сначала только на одну колонку.
- Смотрите на анализатор с третьоктавными полосами. Идеал — ровная линия, но в домашней комнате её не бывает.
- Провалы и пики ниже 200 Гц — это резонансы комнаты (моды), а не дефект колонок. Поднимать провалы эквалайзером бесполезно: он добавит энергии, а комната её снова съест. Лучше сдвинуть колонки или точку прослушивания.
- Повторите для второй колонки: уровни левой и правой должны совпадать в пределах 1–2 дБ.
Микрофон смартфона даёт грубую картину: он не рассчитан на низкие частоты. Для точности нужен измерительный микрофон. Про акустику комнаты — в статье о панелях и изоляции.
Как их получают
Белый шум в компьютере — поток случайных чисел. Розовый получают из белого: либо фильтром с наклоном −3 дБ на октаву (известны схемы Пола Келлета), либо суммой нескольких генераторов случайных чисел с разной скоростью обновления (метод Восса — Маккартни). Коричневый — это белый шум, пропущенный через интегратор, причём с «утечкой», чтобы сигнал не уплывал. Звук в записанном файле повторяется, и чтобы повтор не был слышен, цикл делают длинным.
Как слушать шум безопасно
Шум — это постоянная энергия на всех частотах, поэтому он кажется громче, чем музыка с тем же пиковым уровнем. Начинайте с минимальной громкости и поднимайте медленно, а в наушниках — особенно осторожно. Если слышите звон или неприятную остроту — снижайте. Как проверять наушники, смотрите в отдельной статье, а как выставить уровень мониторов — в материале об уровнях и громкости.
Частые вопросы
Чем белый шум отличается от розового? +
Белый имеет одинаковую энергию на каждый герц и звучит ярче; розовый — одинаковую энергию на каждую октаву и звучит ровнее. Плотность розового падает на 3 дБ на октаву.
Почему коричневый шум так называется? +
В честь Роберта Брауна и броуновского движения. Спектр падает на 6 дБ на октаву, поэтому слышен в основном низкий гул.
Зачем розовый шум при настройке студии? +
На анализаторе с октавными полосами он показывает ровную линию, и отклонения на графике — это влияние комнаты и колонок.
Как сделать розовый шум? +
Пропустить белый шум через фильтр с наклоном −3 дБ на октаву или сложить несколько генераторов случайных чисел с разной скоростью обновления.
Можно ли слушать шум в наушниках? +
Можно, но начинайте с минимальной громкости: шум содержит постоянную энергию по всему спектру и кажется громче музыки с тем же пиком.
Шум — единственный сигнал, у которого нет содержания. Именно поэтому по нему и видно, что делает со звуком всё остальное: комната, колонки, кабель.
- Звукорежиссёр, музыкант, электронщик из Петербурга.
- Более 20 лет в музыке: дрим-поп, эмбиент, электроника.
- Рассказываю о фишках и техниках при создании музыки.
- Помогаю подобрать музыкальный сетап без переплат.
- Собираю аналоговые гитарные педали.
Вопросы — в Telegram.