Идёт-гудёт… какой-то шум

Типы шумов различаются в зависимости от вида их спектра и преобладания в нем высоких и низких частот. Для наглядного сравнения шумы принято описывать в рамках оптической шкалы цветов – от красного (или, как исторически его называют, коричневого) до фиолетового и серого. Сегодня мы не только обсудим, какие бывают шумы – природные или техногенные, но и постараемся разобраться, какое конкретно влияние они оказывают на человеческий организм.

Виды шумов по спектрам

Самый распространенный шум, который часто используют для того, чтобы заглушить посторонние звуки, – это белый. В таком виде шума присутствуют все частоты, которые равномерно распределены на графике по мощности сигналов.

Доказано, что белый шум помогает успокоить человека, в итоге он расслабляется и засыпает. Также его используют, чтобы скрыть акустические раздражители – нежелательные звуки, которые могут помешать не только нормальному сну, но и работе, и в целом жизнедеятельности. Его равномерность и стабильность – залог спокойствия. Белый шум часто дают слушать детям для сна и успокоения. Он имитирует звуки в животе у матери – тряску, сердцебиение и другие звуки внутренних органов.

Белый шум дороги с сильным движением бодрит и успокаивает одновременно, но спать при громком белом шуме сложно, хотя он и настраивает на рабочий лад. Белый шум заглушает, делает неразличимыми для мозга посторонние звуки, поэтому он имеет успокаивающее действие. Здесь все частоты распределены по спектру равномерно, и можно быть уверенным в стабильности восприятия. Чем более равномерно заполнен шум, тем лучше. Однако и в белом могут быть локальные провалы.

Шум моря, шум дороги и шум кондиционера – это все белые шумы. А шум дождя и шелест падающих листьев – это розовый шум. Все эти шорохи близки к скрипам и скрежетам, неприятным человеческому уху. Розовый шум похож на шум вертолета. Некоторые считают, что розовый шум близок по спектру к звукам в животе у матери, но на самом деле это не так.

В розовом шуме присутствуют высокочастотные провалы, которые дают отдельные пики с высокими частотами и скорее будоражат, чем успокаивают. Такой шум похож на шуршание и шелест, которые символизируют скорее опасность, чем успокоение, – тихие высокочастотные звуки. И кажется, что розовый шум какой-то неравномерно пустой. Не зря его прозвали мерцающим шумом (фликкер, от англ. flik – «мерцать»). В розовом шуме много отдельных высокочастотных пиков, и они хорошо различимы.

За розовым следует коричневый шум, в котором мощность высоких частот уменьшается по сравнению с розовым, эффект мерцания начинает пропадать. В коричневом шуме также меньше пиков высоких частот и больше низких, которые интегрально превалируют, а высокие уходят на задний план, поэтому сравнительно с розовым шумом коричневый кажется бархатистым и успокаивающим, как, например, низкочастотный бархатный голос человека умиротворяет. Такой коричневый шум глубокий, его мощность обратно пропорциональна квадрату частоты, а мощность розового шума – самой частоте. Стоит отметить, что в спектре человеческого голоса всегда присутствует больше низких частот, настройка на такие спектры для нас более привычна. Акустический коричневый шум слышится как приглушенный и более теплый в сравнении с белым или розовым шумом.

Иногда коричневый шум также называют красным, если двигаться дальше по спектру видимого цвета. Но коричневость ему придает сравнение с броуновским движением: отсюда коричневый (brown) – по фамилии открывателя данного движения. Розовый же можно интерпретировать как смесь красного и белого (он как раз стоит между ними).

Лучше, когда есть не меняющийся флуктуациями во времени сигнал, а равномерный постоянный звук, как мантра. Такие техники широко используют восточные народы, которые, надо отметить, очень спокойные в большинстве своем. Мантра – широкополосный звук, но преимущественно на низких частотах. Он похож на коричневый шум. Более мощные басы глушат и средне-верхние частоты, несмотря на то что энергия волн увеличивается с увеличением частоты, у такого звука мощности на низких частотах больше, хотя высокие тоже присутствуют, но не в полном объеме.

Цвет шума определяет энергию его звукового сигнала. Белый шум поглощает посторонние звуки, стимулирует работу мозга, избавляет от бессонницы. Белый и розовый шумы содержат весь спектр частот, но соотношение мощности их сигналов различается.

Самый приятный и естественный шум будет такой, который наиболее часто встречается в природе и при этом сигнализирует об отсутствии опасности. Например, высокочастотные звуки часто присущи крикам и прочим маркерам опасности, поэтому их присутствие должно быть либо минимальным (как в коричневом шуме), либо равномерным (как в белом). Звук вертолета, схожий с розовым шумом, не очень природный. А коричневый шум можно встретить в звуке грома и водопада. Белый шум еще более распространен.

Существуют и более экзотические виды шумов, если двигаться в другую сторону по спектру.

Синий шум очень «колючий» и охватывает большую часть высоких частот. Перекрыть что-то таким шумом довольно сложно, поскольку в большинстве звуков присутствуют также и низкие частоты, даже в визге и крике. Он изменяется прямо пропорционально изменению частоты и тем самым является противоположностью розового шума.

Фиолетовый шум – еще большая крайность присутствия в спектре высоких частот, чем в синем. Он противоположен коричневому шуму – прямо пропорционален квадрату частоты. Его спектральная плотность увеличивается на 6 дБ на октаву. Такой шум может быть очень резким, поскольку в нем тонны энергии сосредоточены в высоких частотах.

Синий и фиолетовый шумы можно получить только в лабораторных условиях, в природе их не бывает. Однако синий шум похож на излучение Черенкова – Вавилова – свечение, вызыва­емое в прозрачной среде заряженной частицей, движущейся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Также интересно, что клетки сетчатки глаза расположены в соответствии с пропорциями синего шума, что, как показали многочисленные исследования, дает хорошее визуальное разрешение изображения.

Синий и фиолетовый шумы похожи на вырывающиеся из наушников звуки – всегда с высоким преобладанием высокочастотных, так как энергия таких волн больше. Поскольку в природе этих шумов не бывает и наше ухо под них не заточено, для восприятия подобные звуки очень непривычны и неприятны. Также эти шумы похожи на звук воды из крана, где высоких частот больше, но график не линейный или квадратичный, а более пологий.

Ухо человека настроено на звуки низкой и средней мощности, и если в эту область попадают неприятные шуршаще-скрежещущие высокочастотные волны, как в синем и фиолетовом шумах, то мы раздражаемся. Шуршащие природные шумы, например обработка бобрами спиленного дерева, более равномерные, чем работа метлой или лопатой, и содержат больший набор частот, поэтому не так неприятны человеческому уху.

Влияние шумов на человеческий организм

Стоит отметить, что схожесть не только с человеческим голосом по спектру, но и со многими природными успокаивающими звуками делает низкочастотный шум таким привлекательным. На низких частотах работает большинство внутренних органов, и резонансы с ними обеспечивают, с одной стороны, вывод организма в нелинейный режим, а с другой – активацию работы мозга, который функционирует на 1-32 Гц. Так же и мантра на 110 Гц может активировать работу мозга в результате воздействия на мозг кратных дробных гармоник.

Если два звука дают разность на низких частотах, они тоже могут попасть в резонанс с мозговой деятельностью. Такие звуки называются бинауральными ритмами и считаются очень полезными.

Разным людям в соответствии с их индивидуальными особенностями больше нравятся разные виды шума. В зависимости от того, какие звуки лучше заглушить, такой тип фонового шума и следует включать. Например, если нужно заглушить высокочастотные, отлично подойдут розовый и белый шумы, а если низкочастотные – коричневый.

В настоящее время в режиме работы в open space в офисе под постоянной атакой различных шумов со всех сторон, мешающих плодо­творной деятельности и концентрации работников, начали использовать акустические заглушки офисных шумов, напоминающие белый и розовый шумы, но несколько модифицированные под конкретные отвлекающие звуки. Системы маскировки звука подстраиваются под текущую обстановку шума и его спектральные составляющие. Они создают фоновую завесу и заглушают отвлекающие звуки, возникает эффект конфиденциальности и появляется приятный спокойный фон, стимулирующий к работе.

Хочется отдельно упомянуть про шумы, связанные с урчанием кошек. Хотя они и не подходят ни под одну классификацию вышеупомянутых шумов, но обладают поистине целительным действием.

Есть несколько теорий этого процесса:

1. Кошки урчат, подавая сигнал из мозга внутренним органам, которые начинают вибрировать от создаваемых движений. Звук проходит через гортань, при этом в процессе активно участвуют межреберные и диафрагмальные мышцы. Электрические импульсы принуждают мышцы внутри гортани сокращаться, они тем самым расширяют и сжимают часть гортани, окружающую голосовые связки, – голосовую щель. В результате этого воздух вибрирует при каждом вдохе и выдохе и раздается урчание.

2. Мурлыканье возникает из-за косточек, находящихся под кошачьим языком. Во время вибрации, которая возникает в голосовых связках, происходит резонанс, и наружу выходит звук, который все называют мурлыканьем. В ветеринарии эти уникальные косточки носят название ложных голосовых связок.

3. Еще одна версия того, почему коты мурлычут, – это особый поток воздуха, который попадает в легкие. При этом коты мурчат как на вдохе, так и на выдохе.

4. Следующее предположение – это то, что кошки могут особым образом заставлять циркулировать кровь по артериям и венам, в результате чего возникает вибрация, которая в черепе преобразуется в звук. Во время мурлыканья звуковая вибрация влияет на мускулатуру кота и рост костной ткани. Урчание – это энергозатратный процесс и своего рода тренировка для кота.

Стоит отметить, что урчание не бессознательный механизм, а рефлекс. Исследователи пришли к выводам, что урчание лечит раны и укрепляет кости. Домашние кошки, пумы и рыси урчат в диапазоне 25-50 Гц (в этом самом нижнем диапазоне живет бас-бочка), и именно эти частоты нужны для лучшего заживления ран и роста костей. В определенных условиях кошки могут повысить частоту мурлыканья до 100 Гц, так они урчат в моменты, когда им нехорошо или у них что-то болит. А львы и тигры, леопарды и ягуары не умеют урчать.