Характерный «снег» на экране телевизора, сопровождаемый белым шумом при отсутствии сигнала
В природе и технике «чисто» белый шум (то есть белый шум, имеющий одинаковую спектральную мощность на всех частотах) не встречается (ввиду того, что такой сигнал имел бы бесконечную мощность), однако под категорию белых шумов попадают любые шумы, спектральная плотность которых одинакова (или слабо отличается) в рассматриваемом диапазоне частот.
Статистические свойства
Термин «белый шум» обычно применяется к сигналу, имеющему автокорреляционную функцию , математически описываемую дельта-функцией Дирака по всем измерениям многомерного пространства, в котором этот сигнал рассматривается. Сигналы, обладающие этим свойством, могут рассматриваться как белый шум. Данное статистическое свойство является основным для сигналов такого типа.
То, что белый шум некоррелирован по времени (или по другому аргументу), не определяет его значений во временной (или любой другой рассматриваемой аргументной) области . Наборы, принимаемые сигналом, могут быть произвольными с точностью до главного статистического свойства (однако постоянная составляющая такого сигнала должна быть равна нулю). К примеру, последовательность символов 1 и −1, умноженная на последовательность дельта-функций, следующих с частотой следования символов, будет являться белым шумом только если последовательность символов будет некоррелирована. Сигналы, имеющие непрерывное распределение (к примеру, нормальное распределение), также могут быть белым шумом.
Дискретный белый шум - это просто последовательность независимых (то есть статистически не связанных друг с другом) чисел. С использованием генератора псевдослучайных чисел пакета Visual C++, дискретный белый шум можно получить так:
x [ i ] = 2 * ((rand () / ((double ) RAND_MAX )) - 0.5 )
В данном случае x - массив дискретного белого шума (без нулевой частотной составляющей), имеющего равномерное распределение от −1 до 1.
Иногда ошибочно предполагается, что гауссовый шум (то есть шум с гауссовым распределением его значений - см. нормальное распределение) эквивалентен белому шуму. Однако эти понятия не эквивалентны. Гауссовый шум предполагает распределение значений сигнала в виде нормального распределения, тогда как термин «белый» имеет отношение к корреляции сигнала в два различных момента времени (эта корреляция не зависит от распределения значений шума). Белый шум может иметь любое распределение - как Гаусса , так и распределение Пуассона , Коши и т. д. Гауссовый белый шум в качестве модели хорошо подходит для математического описания многих природных процессов (см. Аддитивный белый гауссовый шум).
Цветной шум
Применения
Белый шум находит множество применений в физике и технике . Одно из них - в архитектурной акустике . Для того чтобы скрыть нежелательные шумы во внутренних пространствах зданий, генерируется стационарный белый шум малой мощности.
В последнее время многие педиатры рекомендуют использовать звуки белого шума для успокоения и хорошего сна младенцев; предполагается, что в матке малыш постоянно слышал белый шум: стук сердца матери, работу желудка, шум крови в сосудах. [ ] .
Белый шум используется для измерения частотных характеристик различных линейных динамических систем , таких как усилители , электронные фильтры , дискретные системы управления и т. д. При подаче на вход такой системы белого шума на выходе получаем сигнал, являющийся откликом системы на приложенное воздействие. Ввиду того, что комплексная частотная характеристика линейной системы есть отношение преобразования Фурье выходного сигнала к преобразованию Фурье входного сигнала, получить эту характеристику математически достаточно просто, причём для всех частот, для которых входной сигнал можно считать белым шумом.
Во многих генераторах случайных чисел (как программных, так и аппаратных) белый шум используется для генерирования случайных чисел и случайных последовательностей.
В операционной системе Linux консольная команда speaker-test , генерирующая белый либо розовый шум , используется для проверки наушников/колонок.
Математический обзор
Вектор случайных чисел
Вектор случайных чисел w {\displaystyle \mathbf {w} } является последовательностью отсчётов белого шума, когда его среднее значение μ w {\displaystyle \mu _{w}} и автокорреляционная матрица R w w {\displaystyle R_{ww}} удовлетворяют следующим равенствам:
μ w = E { w } = 0 {\displaystyle \mu _{w}=\mathbb {E} \{\mathbf {w} \}=0} R w w = E { w w T } = σ 2 I {\displaystyle R_{ww}=\mathbb {E} \{\mathbf {w} \mathbf {w} ^{T}\}=\sigma ^{2}\mathbf {I} }То есть, это вектор случайных чисел с нулевым средним значением, автокорреляционная матрица которого представляет собой диагональную матрицу с дисперсиями по главной диагонали.
Белый случайный процесс (белый шум)
Непрерывный во времени случайный процесс w (t) {\displaystyle w(t)} , где t ∈ R {\displaystyle t\in \mathbb {R} } , является белым шумом тогда и только тогда, когда его математическое ожидание и автокорреляционная функция удовлетворяют следующим равенствам соответственно:
μ w (t) = E { w (t) } = 0 {\displaystyle \mu _{w}(t)=\mathbb {E} \{w(t)\}=0} R w w (t 1 , t 2) = E { w (t 1) w (t 2) } = σ 2 δ (t 1 − t 2) {\displaystyle R_{ww}(t_{1},t_{2})=\mathbb {E} \{w(t_{1})w(t_{2})\}=\sigma ^{2}\delta (t_{1}-t_{2})} .Если величина σ 2 {\displaystyle \sigma ^{2}} не зависит от времени, то случайный процесс является стационарным белым шумом , если зависит от времени - нестационарным белым шумом
Многие мамы используют музыку и колыбельные песни, чтобы уложить кроху спать, но что же делать, если ребенок очень активен, возбужден и никак не собирается ложиться спать несмотря на поздний час? Специалисты по сну рекомендуют использовать белый шум. Это могут быть звуки природы, жужжание пылесоса и другие. Они не менее эффективны, чем мамина колыбельная. Благодаря белому шуму ребенок успокаивается, перестает плакать. Он может стать вашей волшебной выручалочкой.
Что это такое?
Белый шум - это равномерный фоновый звук. Он не несет никакой информации, именно поэтому со временем человек просто перестает его замечать. Белый шум - шуршащих листьев, капель, шум дороги, шипение радио или телевизора, тихое жужжание пылесоса, шум моря, дождя, фена или стиральной машины.
Как бы парадоксально это ни звучало, но шум может помочь вашей крохе крепко заснуть.
Как он действует
Многие задаются вопросом: почему белый шум для младенца действенней, чем колыбельная? Все очень просто: как говорилось ранее, он не несет никакой информации, это просто монотонный гул. Именно такие звуки напоминают те, что малыш слышал, находясь в утробе матери. На ребенка это действует просто: он вспоминает то безмятежное состояние, мягкие покачивания, приглушенный свет, монотонный гул. Белый шум - это воспоминание о самом спокойном и безопасном месте. Он действенно успокаивает малышей в первые месяцы жизни. Проводились специальные наблюдения, в ходе которых доказано, что процесс засыпания происходит в три раза быстрее не в полной тишине.
Почему это действует только в первые месяцы жизни?
Белый кипящей вокруг жизни очень полезен в любом возрасте во время дневного сна. Малыш со временем забывает об ощущениях у мамы в животе. Но белый шум все же благоприятно действует на ребенка.
Не стоит специально включать музыку с записями таких звуков, достаточно просто заниматься своими делами, пока кроха отдыхает. Очень хорошо, если дома есть еще дети или животные.
Как применять белый шум?
Звук, особенно громкий, детям в три-четыре месяца мешает спать, в принципе, как и взрослым. О чем в данном случае идет речь? Разговоры в соседней комнате, проезжающие машины, ремонтные работы соседей. Чтобы помочь ребенку заснуть и перейти в фазу глубокого медленного сна, необходим белый шум. В этом случае тихие звуки не слышны, а громкие не воспринимаются так бурно.
Особенно в этом нуждаются очень активные детки, которые реагируют на любой шорох. Им так интересно бодрствовать, что на сон времени не остается. Во время глубокого сна порог восприятия звуков снижен, но все же некоторые дети могут их услышать, тогда сон станет поверхностным или вовсе помешает. Это может быть хлопающая дверь, лай собаки, сигнализация автомобиля, разговоры, работающий телевизор, знакомая мелодия и так далее. Тем не менее, белый шум для младенца очень полезен.
Здоровый сон
Как известно, детки могут просыпаться из-за постороннего шума, если хотят перевернуться на другой бок и по другим причинам. Прерывание сна (короткий сон) очень вредно для организма крохи. Белый шум для новорожденных необходим для продления сна, так ваше чадо будет во время бодрствования намного веселей, активнее, любознательнее.
Правила и выбор подходящих звуков
Как известно из курса физики, белый шум - процесс случайный. Таких звуков очень много, какой понравится именно вашему малышу - сказать трудно. Нужно действовать Кроме того, необходимо знать некоторые правила:
- Не допускать звуков более двадцати пяти минут.
- Располагать источник на расстоянии не менее метра от кроватки.
- Не превышайте громкость более допустимой (50 децибел).
Что касается первого пункта. Если малыш будет постоянно спать под эти звуки, то в дальнейшем его будет тяжело отучить от этого. Если вы купили специальный генератор белого шума, он будет автоматически отключаться через двадцать-двадцать пять минут. Третий пункт стоит обязательно соблюдать, иначе это приведет к расстройству слухового аппарата и психического здоровья вашего ребенка.
Белый шум и грудное вскармливание
Как бы это ни звучало странно, но специальные звуки помогут вам и вашему ребенку при грудном вскармливании, если малыш отказывается брать грудь. Часто бывает, что ребенок выгибается, плачет, отказываясь брать грудь, но услышав шум фена, пылесоса или воды, моментально успокаивается и начинает активно сосать. Если у вас есть проблемы с кормлением, возможно, этот вариант вам поможет.
Тем более, что сейчас у всех смартфоны, редко встретишь черно-белый кнопочный телефон. Можно скачать массу бесплатных приложений с этими Кому-то такой вариант не по вкусу? Существует множество игрушек - генераторов белого шума. Также малыши любят слушать радио на пустой частоте, то есть шипение.
Белый шум естественного происхождения
Попробуйте приобрести маленький домашний водопадик, фонтан, этот звук будет более натуральным, возможно он придется по вкусу вашей крохе. Только и в этом случае необходимо соблюдать упомянутые выше правила. Просто некоторые детки настолько хитрые, что шум настоящей реки запросто отличат от искусственной записи, тогда ваше спасение - это магазин, где можно приобрести домашний водопад.
Польза и вред
Среди полезных свойств феномена ученые обнаружили следующие:
- нормализация сна;
- снижение стресса;
- хороший отпечаток на нервную систему;
- уменьшение вероятности синдрома внезапной детской смерти.
Если говорить о вреде, то белый шум для новорожденных абсолютно безопасен, при соблюдении правил безопасности.
Классификация
Белый шум можно разделить на следующие группы:
- природный;
- техногенный;
- искусственный.
К первой группе можно отнести шум дождя, листьев, журчание ручья, звук близкого водопада (дальний относится уже к розовому шуму), прибоя и так далее.
Со второй группой немного легче: в нее входят пылесос, фен, стиральная машинка, шипение телевизора или радио...
Искусственный - это записи любого вида белого шума, менее эффективно действует на ребенка. Существует мнение, что он даже вреден для ребенка.
Истерика
Белый шум многим родителям помогает преодолеть истерику ребенка. Если малышу что-то не нравится, беспокоит, воспользуйтесь этим методом. Большое количество мамочек справляются с бесконечным плачем ребенка только этим чудодейственным способом.
Использование белого шума во время кишечных колик также поможет справиться с проблемой, облегчить страдания ребенка, настроит его на положительный лад.
Обязательно вспоминаем про правила использования. Долгое прослушивание хоть и успокоит вашу кроху, но может вызвать привыкание, что очень вредно. Если включить громко, это плохо повлияет на психическое здоровье малыша, могут появиться проблемы со слуховым аппаратом.
Когда можно выключать? По истечении двадцати пяти минут, а может и раньше, когда кроха хорошо и крепко заснет. В это время острота восприятия звуков резко падает. Далее можете просто заниматься своими делами. Лучше, если ребенок будет спать под бытовой шум. Хорошими помощниками здесь станут дети и животные. Телевизор, радио и подобные приемники только вредят здоровому сну, так как этот шум несет информацию, ребенок слышит знакомые мелодии, разговор посторонних людей.
При правильном использовании вред ребенку нанести невозможно, пользуйтесь данными советами, они значительно облегчат вам жизнь.
Знаете ли Вы что такое белый шум? Приходилось ли ощутить на себе его действие? В чём же всё-таки польза белого шума, и есть ли таковая в принципе?
На эти вопросы сейчас попытаюсь ответить!
Итак, белый шум — это стационарный шум, спектральные составляющие которого равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот, как говорит нам Википедия. Другими словами - это широкополосное излучение состоящее из всех длин волн примерно одинаковой интенсивности или максимально возможного спектра таких разных длин волн.
Название он получил по аналогии с белым светом - эффектом, наблюдаемым в видимой части солнечного света: если все цвета видимого спектра света перемешать они дадут белый цвет.
В области слышимых частот примером белого шума является шум водопада.
В продолжение такой научной метафоры!
Существует также понятие цветного шума: шумы разных цветов. И среди всего их многообразия наибольшее значение имеет три типа шумов: белый шум, коричневый шум и розовый шум .
Все три основных типа шумов широко распространены:
Там, где случайным образом смешиваются разные факторы, возникает белый шум - его можно услышать, например, настроив старый радиоприемник на волну, в которой нет радиостанций. Другой пример - тепловой шум в полупроводниках. Он создается хаотическими колебаниями атомов и при большом усилении его вполне слышно в любом звуко-воспроизводящем устройстве. Происхождение белого шума понятно - ведь это просто игра случая.
Коричневый шум. На низких частотах шум имеет больше энергии, чем на высоких. Акустический коричневый (или красный) шум слышится как приглушённый, в сравнении с белым или розовым шумом. Цвет его не связан с коричневым цветом соответствующего ему света. Brown - от слова Броун, броуновское движение. На слух коричневый шум воспринимается более «теплым», чем белый.Он также широко распространен в природе, и это не удивительно - ведь он порождается случайным блужданием. Например, ему соответствуют волны морского прибоя и, естественно, броуновское движение частиц.
Розовый шум , несмотря на непонятное происхождение, встречается чрезвычайно широко. Впервые он обратил на себя внимание, когда физики заметили, что некоторые полупроводниковые приборы как-то странно шумят. Кроме обычного теплового белого шума они обнаружили присутствие шума, в котором было больше низких и очень низких частот. Оказалось, что мощность этого шума обратно пропорциональна его частоте и это соотношение верно даже для частот в тысячные доли герца. Это значит, что в полупроводниках происходят какие-то процессы длиной в несколько дней и больше, которые и порождают этот шум. Его назвали "фликкер-шумом", мерцающим шумом - теперь это другое название розового шума. Примеры: отдалённый шум водопада (так как высокочастотные составляющие звука затухают в воздухе сильнее низкочастотных), звук пролетающего вертолёта, также этот шум обнаруживается, например, в сердечных ритмах, в графиках электрической активности мозга, в электромагнитном излучении космических тел.
Также хотелось бы ещё выделить зелёный шум - шум естественной среды. Спектр похож на спектр розового шума со «всплеском» около частоты 500 Гц. Также зеленый шум обозначает средние частоты белого шума.
Как цветной шум действует на человека?
Как Вы наверное уже догадались - по-разному! Конечно, всё это индивидуально. На вкус и цвет... как говорится! Но многие замечали, что этото шум помогает сконцентрироваться, если вокруг шумная обстановка, помогает отвлечься от каких-либо мыслей, расслабиться, уснуть, успокоить плачущего ребёнка и даже унять головную боль!
Вот такие интересные характеристики я нашла на одном англоязычном сайте:
Белый шум (на всех частотах) является эффективным маскировщиком посторонних шумов, поскольку он охватывает широкий диапазон "спектра". Он отлично подходит для чтения, учёбы и любых других занятий, которые требуют сосредоточения.
Розовый шум (смесь высоких и низких частот) поможет снять стресс, справиться с напряжением. Он создаёт терапевтическую среду, которая расслабляет ваш разум и тело.
Коричневый шум (использует низкиие звуковые частоты) способствует улучшению сна, маскирует звон в ушах, уменьшает головную боль. Он также поможет успокоить ваших детей и животных.
А вот интересный видеоролик! Скептикам стоит задуматься)))
Конечно, всё индивидуально. И, наверное, не надо надеяться на чудотворное действие этих звуков на все сто процентов. Пробуйте, смотрите, что Вам подходит, но сильно не переусердствуйте! Шумы... звуки природы... Всё это хорошо! Но иногда лучше всё-таки выехать на природу (а сделать это раз в неделю сможет практически каждый!).
Белый шум может здорово выручать родителей новорожденного ребеночка в некоторых ситуациях.Белый шум - это общий термин, обозначающий монотонный набор звуков, пребывающих на одной частоте.
Различают естественный шум - звуки природы (шум дождя, реки, ветра), а также механический - звуки электроприборов (вентилятор, кондиционер, стиральная машинка).
Сколько должен спать ребенок:
Как работает белый шум
Когда малыш был в утробе, он не слышал отчетливо звуки, по крайней мере не все, зато отчетливо слышал как стучит сердце мамы, циркулирует кровь, работает пищеварительная система. Белый шум напоминает эти звуки. Белым шумом называют равномерное звучание, шум или гул, который не несет определенной информации. Мы его слышим, когда включаем стиральную машину, когда по телевизору пропадает сигнал каналов, в радиоприемнике при поиске нужной волны, когда идет сильный дождь или течет вода из крана.Первые месяцы жизни, пока малыш помнит свое внутриутробное существование, на него белый шум оказывает успокаивающее действие. Большинство взрослых раздражает монотонное звучание, а новорожденным, наоборот, нравится. По наблюдениям американских ученых, младенец засыпает под белый шум в три раза легче и быстрее. Все дело в том, что белый шум имеет такое интересное свойство, как поглощать или маскировать посторонние звуки. Более тихие звуки становятся вообще не слышны, а громкие сливаются в один белый шум.
Почему детям нравится белый шум?
Слух у деток появляется еще в период внутриутробного развития. Пребывая в мамином животике малыш слушает звуки ее организма: биение сердца, циркуляцию крови. Эти звуки практически монотонны.Кроха привыкает к этим внутриутробным звукам, они ассоциируются у ребеночка со спокойствием и безопасностью. После появления ребенка на свет монотонные звуки белого шума действуют на нервную систему успокаивающе. Малютка вспоминает, как находился в безопасной утробе, поэтому деткам нравятся звуки белого шума.
Когда и как использовать белый шум?
Белый шум применяется в нескольких случаях: чтобы малыш заснул, чтоб он перестал плакать, а также, чтобы заглушить внешние звуки, мешающие сну малютки (лай собак на улице, громкую музыку у соседей).Вы можете использовать белый шум практически в любом месте и в любое время. В наши дни существуют даже специальные приложения для смартфонов, которые позволят вам всегда иметь при себе источник белого шума, а также выбирать среди множества различных звуков тот, который понравиться вашему малышу.
Также есть специальные приборы - генераторы белого шума.
Объекты природы, как источники белого шума
Оптимальным вариантом белого шума для младенца являются звуки природы: они естественны, не могут быть слишком громкими, в отличие от звучания бытовых приборов.Среди звуков природы, относящихся к белому шуму: звуки моря, ветра, дождя, реки, шум листьев на деревьях, пение некоторых птиц.
Все эти звуки могут успокоить малыша, как в естественном виде, так и в форме аудиозаписи.
Польза белого шума для новорожденных
Наверное уже на Земле не осталось места, где нет промышленных звуков. Нас целый день окружает масса разнообразных шумов. Особенно, в городе, а если в семье более одного ребенка и есть домашние любимцы, то тишина только снится. Маленький ребенок тоже устает от постоянного шума и плохо засыпает. Доказано, что белый шум расслабляет малыша и помогает ему уснуть.Среди преимуществбелого шума, конечно, благоприятный эффект, который оказывается на эмоциональное состояние ребенка. Кроха успокаивается, перестает плакать, засыпает, причем сон малыша будет крепким и спокойным.
Вы можете включить звуки белого шума практически всегда и везде, если скачаете их себе на телефон - это удобно.
Вред белого шума
Некоторые мамы опасаются, что белый шум может вызвать зависимость у деток, и они не смогут засыпать без его воздействия. Такие опасения считаются напрасными, так как нет прямых доказательств формирования зависимости. Если вы будете соблюдать правила, то недостатковсовсем немного: кроха может проснуться, если вы резко выключите звуки белого шума.Вред белого шума при нарушении правил использования может состоять в том, что слишком высокая громкость может вызвать у ребенка проблемы со слухом.
Другой нюанс - специальные игрушки, воспроизводящие белый шум. Врачи предупреждают, чтобы их не оставляли в кроватке возле малыша, а располагали не менее, чем на метр от того места, где он спит, а также не стоит оставлять прибор включенным на всю ночь. Кроме этого, если у ребенка неправильный режим сна и бодрствования, он недоедает, недосыпает, то белый шум не сможет создать идеальную обстановку для засыпания.
Как создать белый шум
Самый простой способ - скачать приложение для смартфона. Так удобно пользоваться, включать и выключать. На современном этапе существуют специальные игрушки, которые производят такой шум. Можно включить бытовой прибор, который "шумно работает".Применение белого шума
Использовать белый шум можно не только ребенку, но и взрослым для расслабления. Прекрасно действуют звуки воды - ручей, водопад, сильный дождь. Имитация потрескивания дров в камине, шум ветра. Малышу включать подобные звуки можно не только перед сном, но и когда он слишком возбужден и не может успокоится, громко плачет, когда трудно с ним совладать. Правда подобрать звук, который успокоит малыша не так уж и просто. Нужно такой, чтобы максимально близко напоминал те звуки, что ребенок слышал в утробе.Может ли белый шум навредить слуху ребенка
Данных о том, что белый шум как-то негативно влиял на слух ребенка нет. В животе у мамы он слышал такие звуки 24 часа в сутки и они были достаточно громкими.
Правила использования белого шума
Во избежание нежелательных последствий, специалисты рекомендуют прислушаться к таким советам:- Не включать белый шум постоянно. Только при необходимости. Специальные устройства отключаются автоматически через 20 минут.
- Не оставлять источник белого шума в непосредственной близости от ребенка. Минимальное расстояние - 1 метр от кроватки.
- Громкость звука не должна превышать уровень в 50 децибел.
Важно помнить, что белый шум не решает всех проблем. Если у ребенка нарушен сон, неправильный режим, заболевание, которое необходимо лечить, одним белым шумом тут не обойтись.
