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粉紅噪聲

鎖定
粉紅噪音是物理學概念,它在每個倍頻程的強度相等,即在一定的範圍(倍頻程)內具有相同類似能量
功率譜的角度來看,粉紅噪音的功率譜密度曲線為1/f。粉紅噪音雖然是一個功率譜密度頻率成反比的頻譜的信號或過程。但由於聽覺是對數(倍頻程)感知,在高頻處每個倍頻程帶寬更大,功率譜密度與帶寬抵消,所以每個倍頻程的強度其實是相等的。
中文名
粉紅噪聲
外文名
pink noise
用    於
聲學測試
強    度
在每個倍頻程的強度相等

粉紅噪聲測試原理

粉紅噪聲頻譜儀的圖形 粉紅噪聲頻譜儀的圖形
粉紅噪音是物理學概念,它在每個倍頻程的強度相等,即在一定的範圍(倍頻程)內具有相同或類似的能量。車流聲可稱為粉紅噪音。粉紅噪聲。既然是噪聲就絕對不是單純的純音,它是一種頻率覆蓋範圍很寬的聲音。低頻(長波)端能到接近20Hz高頻(短波)端能到接近20000Hz,而且它在等比例帶寬內的能量是相等的(誤差只不過0.1dB左右)。
比如用1/3oct帶通濾波器去計算分析,我們會發現,它的每個頻帶的電平值都是相等的(2/3oct、1/6oct、1/12oct也是一樣),這就是為什麼在測試聲場頻率特性中要用粉紅噪聲作為標準信號源的原因。粉紅噪音是最常用於進行聲學測試的聲音。
粉紅噪音雖然是一個功率譜密度與頻率成反比的頻譜的信號或過程。但由於聽覺是對數(倍頻程)感知,在高頻處每個倍頻程帶寬更大,功率譜密度與帶寬抵消,所以每個倍頻程的強度其實是相等的。
另外。日常工程測試中提到的改變頻率125Hz、250Hz、500Hz……等,都是指以上向這些頻率為中心頻率的頻帶,而絕不是拉括某個頻點。頻帶是由無數個頻點組成的。通信工程師知道440Hz的純音聽起來就像是拿起電話還未撥號之前的那個聲音。而以250Hz為中心的粉紅噪聲聽起來就像是車流聲。從FFT傅立葉分析儀上看,它們各自的頻譜特性純音信號電平值很穩定,圖形就像是一個峯尖;而粉紅噪聲的譜線是像波浪一樣不斷跳動的,電平值也是在一定範圍內不停變化着的(正是因為它在不停的變化,所以專業RAT測試中為了得到準確具體的數據、必須採用平均響應顯示或慢響應顯示。
另外在工程測試中,如果沒有RTA自動頻譜分析儀,我們要想得到每一個波段的電平數據,還必須要加入帶通濾波器。濾波器的很多數據都是可調的,比如帶寬、增益、衰減範圍、FFT宙函數類型、窗函數尺寸等等。如果我們的均衡器是31段的話,那麼就可選用1/3倍頻程濾波器。

粉紅噪聲對比

白噪聲和粉紅噪聲
1、在對數座標裏,白噪聲的能量是以每倍頻程增加3dB分佈的,粉紅噪聲是均勻分佈的。粉紅噪聲更符合感知(對數)上的均勻。
2、在線性座標裏,白噪聲的能量分佈是均勻的,粉紅噪聲是以每倍頻程下降3dB分佈的。白噪聲更符合物理帶寬(線性)上的均勻。

粉紅噪聲相關介紹

1OdB粉紅噪聲測試
----播放該信號時,如果音響組合符合技術指標、線路連接正確、音箱擺位合理的話,在最佳聽音位置坐着或站着,都可以感覺到聲像(能量帶)集中在兩個音箱的中間位置(見圖6)。同時聲音感覺除了均勻的聲音外,在超低頻段/超長波段還應該感覺到如同爆炸和火焰燃燒的雄壯、熱烈感。如果聲像不在正中央位置而偏向一側,則説明聲道存在不平衡情況;如果聲像感覺是波長過短,不夠熱烈,則説明放音系統低頻(長波)響應不理想;如果聲像波長過長,只聽到低頻燃燒聲(長波)而感覺不到明顯的高頻(短波),説明音響的高頻(短波)響應較差。
----我們還可以移動聆聽位置,來感覺一下聲像是否就在正中央。方法很簡單,因為在比較時就可以發現,聆聽的最佳位置是否在原先設想的位置。只要一移動位置,音量就馬上發生增強或減弱。這樣,經過反覆比較和修正(移動音箱或移動聆聽位置),找出最佳聽音位置。 [1] 

粉紅噪聲測試軟件

軟件——Adobe Audition。
它具備脈衝信號、紅噪聲信號、粉紅噪聲信號、白噪聲信號、純音信號發生功能。另外具備很專業的各種類型濾波器,這一點很寶貴,前面提到濾波器的各種參數它都具備,當然可調參數比這還要更多。
正常運行此軟件只需一台32M內存的奔騰100即可,但要準確穩定高效地進行測量則必須使用P II 266,64M內存(賽揚CPU也可以)。因為我們在測試中要同時運行兩個Cool Edit Pro程序界面,第一個用於生成並播放粉紅噪聲信號,第二個用於拾取聲場中的粉紅噪聲。所以系統內存越大越穩定。同時,高質量的聲卡也是必備的,因為好的聲卡的A/D、D/A轉換比特率是很高的,失真度也極低。筆者的配置是CPU:P III 800EB,內存128M;聲卡:創新SB Live!數碼版。

粉紅噪聲測試方法

粉紅噪聲方法一

我們把高品質無方向性的電容話筒放入待測聲場中一個適當的待測點上。離地面1.5米左右。另一端插入調音台、打開幻象電源。此話筒通路的均衡器旁路,同時把這一路的輔助輸出(最好是前置PRE)發送到聲傳的線路輸入。把電腦聲卡的線路輸出接入調音台的線路輸入。旁路調音台此路的均衡。接下來打開所行設備,31段均衡器、反饋抑制器和激勵器旁路、其他設備處於正常匹配工作狀態。
打開Cool Edit Pro,點擊圖標彈出文件格式對話框。選44.1kHz,16bit,聲道模式(由於生成的立體聲信號兩個盧道並不完全一樣,再加上我們是兩個聲道先後進行測試,所以選單聲模式),點OK。又彈出噪聲對話框,選PINK(粉紅噪聲)單聲道,其他默認。點OK。再打開Cool Bdit Pro一遍,點擊新建圖標,文件格式同上。讓兩個圖形界面縱向平鋪,如下圖所示。
雙擊任務欄上的小喇叭圖標,在彈出的“播放控制枱”中讓“線路輸入”這一項處於靜音狀態、否則將影響測試,且系統內部易發生自激。接着點擊控制枱中的“選項”菜單、選屬性中的錄音選項,點確定。在彈出的錄音控制枱中關閉其他音量滑桿,把線路輸入的滑桿推到最大。
讓左邊的窗口進行放音,調整接聲卡輸出的此路增益到最大不過載位置,同時注意聲場中的聲壓級不要太大,以免損傷音箱。聲壓級大於背景噪聲35dB即可。此時調整話筒通路增益到適當位置,調好後再調整發送到聲卡輸入端的輔助輸出電平、單擊右邊窗口的圖標並觀察線路輸入電平,最好在-6dB~0dB以內。
下面正式開始錄音。點擊左邊窗口的 圖標,讓其處於循環放音狀態,再點擊右邊窗口的錄音鍵,系統開始一邊放音一邊錄音。我們讓其錄音30秒,然後停止錄放音。此時右邊窗口裏,我們便得到了聲場的粉紅噪聲信號數據。
我們來對此記錄的粉紅噪聲信號進行濾波分析,就知道哪一頻率(波長)的具體吸收情況,從而可以以此來調節均衡器。點擊右邊窗口裏的圖標 ,彈出科學型濾波器窗口。點Butterworth選項卡,選Band Pass帶通型。
由於我們的均衡器是31段的,則必須以1/3倍頻程衰減特性進行濾波。在此以100Hz中心頻率為例:它的帶寬是89.1Hz~112Hz(於1/3倍頻程濾波器中每個頻帶的帶寬的具體數據在《音響技術》1999年增刊中有詳細説明)。那麼對照圖中我們在Cutoff中填89.1,在Hight Cutoff中填112。在Order(濾波器的斜率當然越陡峭越好)中填最大40。選中Extended Range(濾波器的衰減範圍)前的複選框,Master Gain為0。然後我們把這一數據作為一個預值保存起來,在Prester中點Add,彈出的對話框中為其取名為100Hz,點OK。同樣地,把其他30個頻點也如此填入帶寬值並保存在Prester中,取上相應的頻率(波長)名。
我們在如圖所示31個預設值選中一項,點OK。則粉紅噪聲被選中的預設值濾波出來了。再點工具欄中圖標,開放計算,其計算結果包括很多項,我信只選Average RMS Power(平均功率)的數據。
記下這一數據。然後關閉此窗口。
點擊撤消圖標,撤消剛才的操作,則又恢復到我們剛開始所錄的原始素材界面下。繼續點擊Presets中其他預設值,再進行濾波並計算其電平值,記下此數據,再撤消……依此類推把其他所有的頻帶的電平都統計下來,則待測聲場的頻率(波長)特性就出來了。接下來的工作就簡單了:針對剛才的31個波段的統計數據把均衡器調好就行了。

粉紅噪聲方法二

其實還有一種測試方法,就是在左邊的窗口裏打開濾波器窗口,選取預先設置好的那31個頻帶從低頻(長波)到高頻(短波)依次進行預覽播放,同時右窗口進行錄音。這樣我們對所錄的信號從低頻(長波)到高頻(短波)選取相應波段計算各自電平,也可以達到同樣的測量結果。注意每個頻帶的記錄時間最好保持一樣長,比如30秒。如果不一樣,也沒有關係,只要時間長度相差不是太遠。其誤差很小,一般在0.1~0.2dB左右。另外,右邊窗門可以連續的記錄左邊31個預覽信號,也可以建立31個文件分別記錄都可以。
均衡器調好一個聲道後,再調另一個。兩個聲道都調好後,再參照話筒的頻響曲線,找出話筒頻口向的峯和谷,在均衡器上作適當提升和衰減。比如:話筒在250Hz處有一峯,則在均衡器上此點應作適當提升。這一點也不能忽略。
最後調整反饋抑制器和激勵器。
至此,兩種方法都介紹完了,筆者曾經用RTA實時分析儀檢驗過此方法,結果幾乎一樣。由此可以證明完全可以在沒有專業測量儀器的情況下運用此方法來測量聲場頻率(波長)特性。

粉紅噪聲其他噪聲

粉紅噪聲白噪聲

White Noise
所謂白噪聲是指一段聲音中的頻率分量的功率在整個可聽範圍(20~20000Hz)內都是均勻的。白噪聲是一種無規噪聲,它的瞬時值是隨機變化的。它的幅值對時間的分佈滿足正態分佈。它具有連續的噪聲譜,包含有各種頻率成分的噪聲。它的功率譜密度與頻率無關,幾個頻率能量的分佈是均勻的。它的等帶寬輸出的能量是相等的。它在線性座標中,輸出是一根平行與橫座標的直線。在對數座標中,輸出是按每倍頻程帶寬增加3dB的斜率而上升的。在人耳可聽的頻率範圍內,具有相同能量的噪聲稱為白噪聲。白噪聲廣泛用於環境聲學測量中。所以從頻譜儀的圖形上看,白噪聲在全頻譜內是一條平直的線。

粉紅噪聲紅噪聲(布朗噪聲)

Red Noise/Brown Noise
紅噪聲(又稱布朗噪聲)的頻率分量功率主要集中在低頻段。其能量下降曲線為1/f^2,其波形是非常自相似的。整體來説有點跟火焰燃燒時的轟轟烈烈的聲音相似。

粉紅噪聲煲機相關

煲機就是運用白噪聲、粉紅噪聲和紅噪聲,根據他們的特性進行間斷的煲機。新耳塞耳機初期可以採用調到播放狀態下,音量偏小為宜。保持5小時以上8小時以上的連續煲機,根據耳塞耳機的不同,一般來説3天到5天時間就足夠了。然後是播放煲機專用歌曲進行第二階段的煲機這個過程可能持續的比較長,控制在正常音量或稍大音量,有可能是一個星期或者兩個星期,甚至一個月的時間。完成兩階段以後,耳塞耳機在你手裏基本上已經煲的差不多。這樣操作下來,新耳塞耳機已經可以保持比較好的狀態了,能盡心盡力為用户服務了。

粉紅噪聲轉化

在白噪聲中加入一個每倍頻程衰減3dB的衰減濾波器,就能得到粉紅噪聲。
參考資料