Màu của âm thanh
Màu của âm thanh ư? Âm thanh thì làm gì có màu.
Không hẳn là như thế.
Trong kỹ thuật âm thanh, và một số lĩnh vực liên quan khác như điện tử hay vật lý, thì người ta thương phân màu cho các tín hiệu nhiễu (noise signal), mà cụ thể ở đây ta đang nói đến nhiễu âm (một số người gọi là tiếng ồn).
Tất nhiên, nhiễu âm thì có 2 loại, một loại là do chúng ta chủ động tạo ra, và một loại là gây ra bởi những hạn chế nhất định của thiết bị. Loại gây ra bởi thiết bị thì không ai muốn, nhưng loại nhiễu âm mà các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra thì lại được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.
Mỗi loại nhiễu âm nhận được từ tai đều khiến cho não bộ hình dung ra những kết cấu (texture) khác nhau. Để phân biệt sự khác nhau đó, các nhà nghiên cứu gán các loại tông màu (tone color) cho chúng.
Ứng dụng
Nhiễu âm có nhiều ứng dụng trong thực tế, mà ứng dụng nhiều người biết nhất chính là việc cải thiện giấc ngủ. Theo nhiều nghiên cứu, nếu bạn cảm thấy căng thẳng vào buổi tối thì nhiễu âm trắng hoặc nhiễu âm hồng sẽ giúp giấc ngủ trở nên êm dịu hơn. Nếu xài điện thoại thông minh, bạn cũng có thể tìm được nhiều ứng dụng phát nhiễu âm miễn phí.
Trong môi trường làm việc, các nhiễu âm có nhiệm vụ “che” các tiếng ồn từ môi trường xung quanh, qua đó giúp mọi người tập trung và thư thái hơn. Một số nghiên cứu đã cho thấy hiệu suất lao động sẽ được cải thiện khi bật nhiễu âm trắng trong phòng.
Nhiễu âm trắng giúp bạn dễ đi vào giấc ngủ hơn.
Một số audiophile dùng nhiễu âm hồng để kiểm tra khả năng cân bằng âm hình và tần số của các thiết bị âm thanh stereo. Ví dụ như trong nhiều bài test âm thanh của tạp chí Stereophile, họ sử dụng pink noise ở chế độ dual-mono để đánh giá khả năng cân bằng âm của những cặp loa. Nếu cặp loa có thể setup để âm thanh pink noise đồng đều, mạch lạc và nằm giữa trung điểm của cặp loa thì cặp loa đó đạt yêu cầu.
Một điều thú vị nữa là nhiễu âm được sử dụng cho các thuật toán ngẫu nhiên. Ví dụ, trang Random.org sử dụng một hệ thống ăng ten đặc biệt để tạo ra các số ngẫu nhiên từ nhiễu âm trắng.
Ngoài ra, nếu đang bị bệnh ù tai, nhiễu âm cũng giúp bạn trở nên dễ chịu hơn rất nhiều.
Nhiễu âm trắng
Nhiễu âm trắng (một số người gọi là âm thanh trắng hay tiếng ồn trắng) là loại nhiễu âm thường gặp nhất. Nếu biểu diễn trên phổ tần số ở dạng hàm tuyến tính của tần số, thì nhiễu âm trắng có phổ công suất khá bằng phẳng. Hiểu theo một cách đơn giản hơn, nhiễu âm trắng được tạo ra bằng cách phát cùng lúc tất cả các tần số mà chúng ta có thể nghe được với cùng một mức năng lượng (giống như ánh sáng trắng được tạo ra bởi tập hợp các ánh sáng đơn sắc).
Đặc trưng của nhiễu âm trắng là có thể che được tất cả các loại âm thanh. Ví dụ, nếu cảm thấy khó chịu vì tiếng còi xe ở ngoài đường, bạn có thể bật quạt lên thật mạnh. Về cơ bản, âm thanh mà quạt tạo ra gần với nhiễu âm trắng, và nó có thể che các tạp âm khác.
Nếu lấy nhiễu âm trắng làm mốc giống như ánh sáng trắng, thì chúng ta sẽ tìm ra được các nhiễu âm với màu sắc khác nhau.
Nhiễu âm hồng
Nhiễu âm hồng còn được gọi là nhiễu âm 1/f, với mức năng lượng của tần số tỷ lệ nghịch với tần số đó. Về cơ bản, tiếng ồn màu hồng cũng phát cùng lúc tất cả các tần số. Tuy nhiên, năng lượng của mỗi tần số trong tiếng ồn màu hồng bị giảm xuống 3 dB sau mỗi quãng tám.
Quãng tám là một quãng âm giữa một âm cao với một âm cao khác có tần số bằng một nửa hay gấp đôi nó.
Nhiễu âm đỏ
Nhiễu âm đỏ, cũng giống như nhiễu âm trắng và nhiễu âm hồng, được tạo ra bằng cách phát ra cùng lúc tất cả các tần số mà chúng ta có thể nghe được. Tuy nhiên, năng lượng của mỗi tần số sẽ bị giảm đi 6dB sau mỗi quãng tám.
Nhìn vào phổ âm, chúng ta dễ đoán được nhiễu âm đỏ sẽ có âm hơi trầm, đục. Khả năng che âm của nó không bằng nhiễu âm trắng và nhiễu âm hồng, đặc biệt là ở dải cao.
Nhiễu âm xanh
Nhiễu âm xanh (hay chính xác hơn là nhiễu âm xanh dương) là một trường hợp đối nghịch với nhiễu âm hồng, tức là năng lượng của các tần số sẽ tăng lên 3dB sau mỗi quãng tám. Nhìn vào phổ âm, nhiễu âm xanh thiếu bass trầm trọng, do đó bạn nghe nó có vẻ the thé.
Trong thực tế, màu xanh dương (blue) là màu mà mắt người cảm thấy hài hòa nhất, trung tính nhất, do cấu tạo đặc biệt của cơ quan thụ cảm quang học. Tương tự như vậy, nhiễu âm xanh là nguyên liệu để các nhà âm thanh học “phối màu”, tức là thêm vào các tín hiệu âm thanh để giúp cho âm trở nên mịn màng hơn.
Nhiễu âm tím
Nhiễu âm tím là một trường hợp đối nghịch với nhiễu âm nâu khi năng lượng âm sẽ tăng lên 6dB sau mỗi quãng tám. Nhiễu âm tím có lợi thế về tần số cao, do đó nó thường được ứng dụng trong hoạt động chế tạo micro thu âm dưới nước, sonar thụ động, hay thậm chí là micro thu âm dưới đất.
Nhiễu âm xám
Nhiễu âm xám là một hình thức… tâm lý học, đánh lừa người nghe rằng đó là nhiễu âm trắng. Tức là làm cho người nghe cảm giác như tất cả các tần số đang phát ra với cùng một mức năng lượng.
Nhiễu âm đen
Nhiễu âm đen đơn giản là… im lặng tuyệt đối. Tuy nhiên, giống như màu đen tuyệt đối, chúng ta rất khó tìm kiếm được một nơi nào đó im lặng tuyệt đối, nếu như không bước chân lên tàu vũ trụ để bay ra khỏi trái đất.
Có rất nhiều nỗ lực để tạo ra một căn phòng im lặng tuyệt đối. Tuy nhiên, xét ở cấp độ vi mô thì im lặng tuyệt đối không thể tồn tại trong những phòng thí nghiệm.
Một điều thú vị là hầu hết chúng ta không thể chịu đựng được một căn phòng im lặng tuyệt đối trong vòng 1 tiếng. Bởi cơ thể con người vốn dĩ đã được thượng đế thiết kế để sống trong môi trường luôn tồn tại tiếng ồn.
Thực ra, không có định nghĩa chính xác về màu sắc của tiếng ồn, tất cả những gì nêu ra ở trên chỉ là do các nhà khoa học gán cho chúng. Thậm chí, sự gán ghép màu sắc của nhiễu âm đôi khi cũng không thống nhất giữa các nhà khoa học. Nhưng nhìn sâu vào bản chất, có lẽ sự khác biệt của những tiếng ồn chỉ là mức năng lượng sau mỗi quãng 8 của các tần số phát ra.
Sưu tầm
