Конференция по тишине или Какого цвета ваш шум?

     Проходила конференция в апреле 2008 года в тиши Дворца Ламбет в Лондоне и была организована для того, чтобы показать, насколько в современном шумном мире важны тихие и спокойные места – с физической, психологической и духовной точек зрения. Цель была серьезной, и серьезно настроены были 120 почетных гостей. 

    Шум превратился в серьезную проблему среды обитания – шум автотранспорта, строительных площадок, самолетов, железнодорожных составов, соседей... список можно продолжить бесконечно.

    На Конференции по тишине участники услышали, что в одной только Англии число шумных зон увеличилось вдвое с 1960-х гг. В некоторых районах британских городов сейчас в 10 раз больше шума, чем было всего 10 лет назад.
Все труднее найти места, где царят спокойствие и тишина.

«Будем надеяться, что здравый смысл восторжествует, и чиновники признают то, что давно известно многим исследователям и активистам борьбы с шумом – шум вредит нашему здоровью», – с такими словами обратилась к участникам конференции Арлин Бронзафт, исследователь, писатель и консультант по вопросам охраны окружающей среды.

Звук или шум – это серия волн, распространяющихся в твердом теле, жидкости или газе. Обычно звук связан с теми вибрациями, частоты которых способно улавливать человеческое ухо. Единица измерения частоты – Герц (Гц), и эта единица используется для обозначения количества колебаний среды, где распространяется звук, в секунду. Люди обычно могут слышать звуки с частотами от 20 до 20 000 Гц.

Но уровни звука могут выходить за пределы частот, воспринимаемых человеком, поэтому в акустике принято использовать еще одну единицу измерения, децибел, для количественного выражения уровней звука относительно некоторого отсчетного уровня (0 дБ), в качестве которого обычно используется порог восприятия среднего человека. Обычный разговор происходит при уровнях звука 60-70 дБ; шум дорожного движения на улицах имеет уровни 85 дБ и выше. Постоянное воздействие шума от 90 дБ без принятия каких-либо мер защиты может привести к хроническому ухудшению слуха.

Шум всегда сопутствовал человеку, но меры по его ограничению не принимались до 1960-х гг. В 1959 г. Джон Коннелл основал Общество борьбы с шумом и стал одним из инициаторов введения в Великобритании «антишумного» законодательства. Он получал мешки писем в свою поддержку.

В 1959 г. проходили выборы, поэтому Коннелл обратился к 1564 кандидатам в депутаты парламента. Все, кроме троих, поддержали его предложения, и в 1960 г. Великобритания стала одной из первых стран в мире, признавших шум вредным фактором на законодательном уровне.

 Было ограничено использование громкоговорителей на улицах с 9 вечера до 8 утра. Правда, из закона был исключен шум, создаваемый самолетами, – к большой досаде Коннелла, который уже начал кампанию за перенос лондонского аэропорта Хитроу на восточное побережье Великобритании.

Эта попытка не увенчалась успехом, однако ночные полеты вскоре были прекращены, были введены ограничения шума при вылете и подлете к аэропорту, а живущие по соседству с аэропортом граждане наконец получили помощь в виде дополнительной звукоизоляции своих жилищ.

Сегодня вредное воздействие шума ни у кого не вызывает сомнений. Шум довольно эффективно регулируется законодательством во всем мире.

Те грохочущие реактивные самолеты, против которых боролся Коннелл, больше не допускаются к посадке в Хитроу и во многих других крупных аэропортах мира. Благодаря современной технологии двухконтурных двигателей и более эффективной аэродинамике авиамоторы стали экономичнее, долговечнее и тише в работе.

И такое же внимание к вопросам шума уделяется во всех направлениях строительства и технического проектирования. Менее шумными стали автомобили. Здания становятся «акустически оптимизированными». Но уровни шума в окружающей среде все еще растут, и именно на это Конференция по тишине призвала обратить самое серьезное внимание. Нужны дополнительные усилия, чтобы снизить уровни шума.

ПРОСТО ПРОФЕССИОНАЛИЗМ

 Цвета шума

Цвета шума — система терминов, приписывающая некоторым видам шумовых сигналов определённые цвета исходя из аналогии между спектром сигнала произвольной природы (точнее, его спектральной плотностью или, говоря математически, параметрами распределения случайного процесса) и спектрами различных цветов видимого света.

Эта абстракция широко используется в отраслях техники, имеющих дело с шумом (акустика, электроника, физика и т. д.).

Белый шум — это сигнал с равномерной спектральной плотностью на всех частотах и дисперсией, равной бесконечности. Является стационарным случайным процессом.

Другими словами, такой сигнал имеет одинаковую мощность в любой полосе частот. К примеру полоса сигнала в 20 герц между 40 и 60 герц имеет такую же мощность, что и полоса между 4000 и 4020 герц. Неограниченный по частоте белый шум возможен только в теории, так как в этом случае его мощность бесконечна. На практике сигнал может быть белым шумом только в ограниченной полосе частот.

Розовый шум

Спектральная плотность розового шума определяется формулой ~1 / f (плотность обратно пропорциональна частоте). Равномерно в любых частотах. Например, мощность сигнала в полосе частот между 40 и 60 герц равна мощности в полосе между 4000 и 6000 герц. Спектральная плотность такого сигнала по сравнению с белым шумом затухает на 3 децибела на каждую октаву.

Пример розового шума — звук пролетающего вертолёта. Розовый шум обнаруживается, например, в сердечных ритмах, в графиках электрической активности мозга, в электромагнитном излучении космических тел.
Иногда розовым шумом называют любой шум, спектральная плотность которого уменьшается с увеличением частоты.

Синий (голубой) шум

Синий шум — вид сигнала, чья спектральная плотность увеличивается на 3 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность пропорциональна частоте и, аналогично белому шуму, на практике он должен быть ограничен по частоте. На слух синий шум воспринимается более резким, нежели белый. Синий шум получается, если продифференцировать розовый шум; их спектры зеркальны.
 
Броуновский (красный) шум

Спектральная плотность красного шума пропорциональна 1/f², где f — частота. Это означает, что на низких частотах шум имеет больше энергии, даже больше, чем розовый шум. Энергия шума падает на 6 децибел на октаву. Акустический красный шум слышится как приглушённый, в сравнении с белым или розовым шумом. Спектр красного шума (в логарифмической шкале) зеркально противоположен спектру фиолетового.
На слух броуновский шум воспринимается более «тёплым», чем белый.

Фиолетовый шум

Это вид сигнала, чья спектральная плотность увеличивается на 6 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность пропорциональная квадрату частоты и, аналогично белому шуму, на практике он должен быть органичен по частоте. Фиолетовый шум получается, если продифференцировать белый шум. Спектр фиолетового шума зеркально противоположен спектру красного.

Серый шум

Термин серый шум относится к шумовому сигналу, который имеет одинаковую громкость для человеческого уха на всём диапазоне частот. Спектр серого шума получается, если сложить спектры броуновского и фиолетового шумов. В спектре серого шума виден большой «провал» на средних частотах, однако человеческое ухо воспринимает серый шум точно так же, как и белый.

Существуют и другие, «менее официальные» цвета:

Оранжевый шум — шум с конечной спектральной плотностью. Спектр такого шума имеет полоски нулевой энергии, рассеянные по всему спектру. Эти полоски располагаются на частотах музыкальных нот.

Красный шум — может быть как синонимом броуновского или розового шума, так и обозначением естественного шума, характерного для больших водоёмов — морей и океанов, поглощающих высокие частоты. Красный шум слышен с берега от отдалённых объектов, находящихся в океане.

Зелёный шум — шум естественной среды. Подобен розовому шуму с усиленной областью частот в районе 500 Гц.

Чёрный шум
Термин «чёрный шум» имеет несколько определений:

-Тишина
Шум со спектром 1/f, где > 2. Используется для моделирования различных природных процессов. Считается характеристикой "природных и искусственных катастроф, таких как наводнения, обвалы и т. п."

-Ультразвуковой белый шум (с частотой более 20 кГц), аналогичный т. н. «черному свету» (с частотами слишком высокими, чтобы его можно было воспринимать, но способному воздействовать на наблюдателя или приборы). Шум, спектр которого имеет преимущественно нулевую энергию за исключением нескольких пиков.