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噪聲的顏色,白噪聲的用途

中科院半導(dǎo)體所 ? 來源:中國科普博覽 ? 作者:中國科普博覽 ? 2022-06-01 09:29 ? 次閱讀

伴隨著淅淅瀝瀝的下雨聲、風(fēng)吹過樹林的沙沙聲,煩躁的心情很快就煙消云散了,收聽者可以更好地專注當(dāng)下。

同樣是噪聲,為什么偏偏“白色的”讓人感到放松與舒適,甚至還有點(diǎn)兒上癮。俗話說的“一白遮百丑”,難道顏控已經(jīng)從視覺領(lǐng)域卷到聽覺領(lǐng)域了嘛。

咦,先等一下,聲音怎么會(huì)有顏色呢?

既然有白噪聲,那是不是也有“紅橙黃綠青藍(lán)紫”的彩虹噪聲呢?

確實(shí)如此,還真的是五彩斑斕各色噪聲都有。

Part.1

噪聲的顏色

光是一種電磁波,有著不同的波長跟頻率。在可見光范圍內(nèi),頻率低的呈暖色,頻率高的呈冷色。著名的色散實(shí)驗(yàn)中,太陽光可以被三棱鏡分解成多條色帶,說明往??吹降陌坠馄鋵?shí)是由各種頻率(顏色)的單色光混合而成的。

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色散現(xiàn)象

(圖/pixabay)

聲是一種機(jī)械波,也有著不同的波長跟頻率。噪聲指的是在人耳可以聽到的聲波頻段內(nèi),頻率、強(qiáng)弱變化無規(guī)律、雜亂無章的聲音。雖然隨機(jī)變化,但仍然具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的特征屬性,可以用功率譜密度來加以區(qū)分,并通過跟光波類比,對不同的噪聲用顏色來命名。有隨頻率增加譜密度減小的紅噪聲、橙噪聲,也有隨頻率增加譜密度提高的藍(lán)噪聲、紫噪聲。對應(yīng)白光,功率譜密度均勻分布的噪聲即為白噪聲。

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白噪聲功率譜

(圖/維基百科)

當(dāng)然,絕對理想的白噪聲在現(xiàn)實(shí)中是很難存在的,大自然的雨聲、溪流聲只是接近白噪聲或者是粉紅噪聲而已。粉紅噪聲與白噪聲的區(qū)別主要在高頻,粉紅噪聲的高頻部分功率更低,由于人耳對高頻聲音會(huì)更為敏感,所以相較于“純白色”,也會(huì)有人更喜歡“粉紅色”。

Part.2

白噪聲的用途

回到開始的話題,為什么白噪聲并不令人厭煩,反而會(huì)幫助收聽者保持專注。

無論是馬路上的汽笛聲還是樓上傳來的腳步聲,這些噪聲都有著一定的意義,還會(huì)隨著節(jié)奏而改變,而白噪聲最大的意義就是沒什么特殊的實(shí)際意義,并不會(huì)讓人分神。研究表明,大腦對于外界單調(diào)、規(guī)律的聲音會(huì)產(chǎn)生諧振,同時(shí)會(huì)掩蓋住其余聲音,起到一種掩蔽效應(yīng),因?yàn)闆]有任何變化從而并不引起生理上的認(rèn)知與注意,會(huì)不自覺地弱化可能影響到自己的噪聲,更容易沉浸在當(dāng)下的活動(dòng)。

除了學(xué)習(xí)工作時(shí),可以將白噪聲作為背景音樂播放以提高專注度,各大音樂軟件中,白噪聲更是高居助眠曲榜單,被認(rèn)為有著緩解深夜emo、提高睡眠質(zhì)量的奇效,市面上的助眠產(chǎn)品中也普遍打著白噪聲的標(biāo)簽。

Part.3

白噪聲來助眠,靠譜嗎?

將白噪聲當(dāng)作非藥理性的方法來改善睡眠質(zhì)量,已然成為當(dāng)下一種潮流,這究竟是資本的忽悠還是科學(xué)的福音呢?

讓我們來看看研究人員的成果:

倫敦皇家醫(yī)學(xué)研究院的研究人員就白噪聲對兒童睡眠的影響進(jìn)行過研究,聽白噪聲的嬰兒有80%入睡,而沒有聽白噪聲的對照組只有25%入睡,說明白噪聲對促進(jìn)睡眠有一定效果。但是值得注意的是,兩組數(shù)據(jù)集都只有20位而已。

美國西北大學(xué)的研究人員針對粉紅噪聲對老年人睡眠質(zhì)量影響進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)伴隨粉紅噪聲入眠的老人,更容易進(jìn)入深度睡眠,并且在隔天的記憶力檢測方面取得好的結(jié)果。同樣值得注意的是,數(shù)據(jù)集也只是13位而已。

美國賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員為了系統(tǒng)探討白噪聲與睡眠的關(guān)系,梳理既往38份相關(guān)的研究文獻(xiàn)后,得到如下結(jié)論:白噪聲可以起到輔助治療一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用,也可以一定程度隔斷其余噪聲帶來的影響,但盡管深受追捧,持續(xù)性的白噪聲對改善客觀跟主觀的睡眠功效并不清楚,以往的結(jié)果分析往往是建立在小樣本分析數(shù)據(jù)集上,論據(jù)的支撐性不夠強(qiáng)。

還有一些雖然沒什么直接相關(guān)性但是具備參考價(jià)值的小白鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:

白噪聲可能會(huì)延緩幼年白鼠的大腦發(fā)育,導(dǎo)致負(fù)責(zé)聽力跟學(xué)習(xí)語言部分的大腦皮層無法正常發(fā)育。同時(shí),如果長期暴露在白噪聲的環(huán)境下,會(huì)降低大腦對于聽覺空間的敏感性,甚至?xí)p害大腦感知聲音與地理位置的綜合能力。

Part.4

使用建議

不論是為了助眠還是隔絕噪聲,都要避免長時(shí)間使用白噪聲,以防產(chǎn)生依賴。即便可以用魔法來打敗魔法,但白噪聲也只是對抗噪聲的一種方式,盡可能遠(yuǎn)離嘈雜環(huán)境并提高自身的專注能力才是更可取的方式。

參考文獻(xiàn):

[1] Riedy S M, Smith M G, Rocha S, et al. Noise as a sleep aid: a systematic review[J]. Sleep Medicine Reviews, 2021, 55: 101385.

[2]Papalambros N A, Santostasi G, Malkani R G, et al. Acoustic enhancement of sleep slow oscillations and concomitant memory improvement in older adults[J]. Frontiers in human neuroscience, 2017: 109.

[3]Spencer J A, Moran D J, Lee A, et al. White noise and sleep induction[J]. Archives of disease in childhood, 1990, 65(1): 135-137.

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:“白噪聲”真的是“抗噪神器”嗎?

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