Меню

Генераторы белого или розового шума



Как сделать простой, но точный генератор розового шума

Cypress CY8C24423

Dennis Seguine, Cypress Semiconductor

С помощью генератора псевдослучайных последовательностей (PRS – pseudorandom sequence) и довольно простой программы можно создать источник розового шума, частотная характеристика которого в полосе звуковых частот отличается от идеальной не более чем на 1 дБ.

Генераторы белого шума обычно используются для тестирования аппаратуры, например, при измерениях коэффициента битовых ошибок (BER), служат источниками широкополосных сигналов для анализа вибраций, средством быстрой оценки характеристик цифровых фильтров, основанных на быстром преобразовании Фурье, и находят применение во множестве других приложений.

В аудио приложениях, где источники шума используются для создания фонового шума или для настройки звукоусилительной аппаратуры под помещения конференц-залов, предпочтительнее использовать «розовый» шум. Розовый шум характеризуется равенством спектральной мощности в пределах каждой октавы. Это означает, что например, в диапазоне частот от 100 до 200 Гц сосредоточена та же мощность, что и в диапазонах 1.0 … 2.0 кГц или 10 … 20 кГц.

Представленный здесь источник розового шума основан на генераторе псевдослучайных последовательностей, и во многом напоминает источник белого шума, ранее описанный в статье [1].

Сигнал на выходе белого шума будет случайным, то есть, будет иметь равномерное распределение спектральных составляющих и гауссовское распределение амплитуд, если уровень точки фильтрации шума выбрать ниже 5% от тактовой частоты PRS. Сигнал на выходе генератора розового шума звукового диапазона частот (от 20 Гц до 20 кГц) удовлетворяет требованиям статистической случайности и практически не отличается от аналогового.

Частотная характеристика розового шума имеет спад 3 дБ на октаву или 10 дБ на декаду. Это вдвое меньше крутизны спада однополюсного фильтра нижних частот. Следовательно, схема фильтра должна быть чуть сложнее однозвенной RC цепочки. Многочисленных примеры фильтров розового шума можно найти в сети. Один из них был описан в 1976 году в книге National Semiconductor Audio Handbook, давно вышедшей из печати, но достаточно часто переиздаваемой.

Номиналы компонентов были подобраны таким образом, чтобы, во-первых, максимально приблизить характеристику к идеальной в верхней области диапазона, а во вторых, увеличить импеданс нагрузки фильтра. В схеме, формирующей как белый, так и розовый шум, использована программируемая система на кристалле CY8C24423 и несколько внешних компонентов (Рисунок 1). Программный код ограничен лишь установкой значений полиномов PRS и несколькими командами запуска.

Рисунок 1. Основанная на генераторе псевдослучайных последовательностей схема имеет выходы, как белого, так и розового шума звукового диапазона частот.

По сравнению с предыдущей схемой генератора белого шума была увеличена длина PRS, в результате чего период ее повторения стал шире полосы моего анализатора спектра. Любая последовательность длиной 24 бита и более пригодна для аудио приложений. Сигнал на выходе фильтра с затуханием 3 дБ/октава весьма слаб, поэтому в схему был добавлен операционный усилитель с программируемым усилением (PGA), добавляющий к уровню сигнала 24 дБ. PGA, способный работать на нагрузку 32 Ом, также обеспечивает буферизацию выхода (Рисунок 2).

Рисунок 2. Амплитуда розового шума на выходе схемы спадает со скоростью 3 дБ/декада, отклоняясь от идеальной характеристики не более чем на 1 дБ во всем диапазоне звуковых частот.

Спад выходного сигнала соответствует номинальной крутизне 3 дБ/октава с точностью не хуже 1 дБ во всем диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Если на частотах ниже 20 Гц потребуется ослабить сигнал, сделать это можно с помощью подключенного к входу PGA однополюсного фильтра верхних частот с частотой среза 10 Гц. Если же возникнет необходимость в аттенюации частот выше 20 кГц, потребуется полосовой фильтр, включенный на выходе PGA. В любом случае, сделать это будет очень просто, рассчитав фильтры с помощью инструмента программирования систем на кристалле Cypress PSoC Designer.

Ссылки

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Ещё одна радиолюбительская экзотика — генераторы «разноцветных» шумов.

О том, что существуют генераторы шумов, которым присвоен и цвет я знал ещё с ранней радиолюбительской юности. Однако в силу того, что они меня не интересовали практически, данной темой я не заморачивался. Более того, я явно страдаю акустическим дальтонизмом, ибо даже представить себе не могу как звук может иметь цвет. Ну да ладно. А заинтересовался я тогда этими генераторами, поскольку прочитал в каком то журнале, что генератор белого шума способствует засыпанию и вообще здоровому сну. Сам я бессонницей не страдал, как и все мы в 28 лет, скорее наоборот, чаще всего присутствовал недосып, но именно тогда у меня родился сын и был он криклив до невозможности. Дело в том, что нам в первые месяцы после его рождения пришлось пожить у тёщи, а она приучила его к рукам. Ну все кто проходил подобное в своей жизни, меня поймёт. Долго такого сожительства я вытерпеть не смог и мы переехали к себе. Вот тут то я и ощутил все прелести отцовства. Всегда удивлялся, как столь маленькое существо, может издавать звуки равные по громкости взлетающему реактивному истребителю. Вот тогда я и вспомнил о генераторах белого шума. Устройство, в принципе, простое как схема выключателя. Как нам известно, шумят все полупроводники. Источником шума может стать диод, переход транзистора и даже обычный резистор. Я выбрал стабилитрон КС168. Даже схему до сих пор помню.

Читайте также:  Имя для феи генератор

Должен сказать, что шумел этот стабилитрон замечательно. В качестве предварительного усилителя была использована микросхемка 224 серии, давно валявшаяся без дела.

В качестве оконечного усилителя и акустической системы выступал обычный «Океан-209», благо у него был линейный вход.

Не знаю какой был цвет у полученного сигнала, по мне так просто ровное шипение, но на сына он действовал магически. Когда он впервые услышал незнакомые звуки, то изумлённо завращал глазами и через пару минут уже сладко спал. Я был потрясён. Ни одна моя конструкция не имела такого феноменального эффекта! Между прочим, значительно позже и промышленность стала выпускать такие «засыпалки», фото в заглавии статьи тому подтверждение. Это был единственный раз, когда я собрал такой генератор. Чем от него отличается источник розового шума, не представляю до сих пор. Судя по схеме найденной в интернете, ничем.

Здесь вместо стабилитрона использован переход база-эмиттер транзистора, но какая тут разница. Правда наличие фильтра о чём то говорит, видимо разница в спектре сигнала, точно не знаю. Если кто владеет вопросом, прошу в комментарии. Вот такой курьёз приключился в моей радиолюбительской жизни.

Источник

Генератор белого и розового шума схема

Для настройки различного рода акустической радиоэлектронной аппаратуры радиолюбителю полезно иметь в своём арсенале различного рода генераторы. В том числе генератор белого и розового шума, о котором вы сможете прочитать в этой статье.

Что такое белый шум:

Белый шум – название достаточно известное среди радиолюбителей (схоже с определением белый свет – из-за спектра), является стационарным шумом, Спектральные составляющие белого шума равномерно распределены по всему диапазону задействованных частот. На пример звук водопада или расстроенного радиоприёмника, шорох листьев на ветру и т.д.

Что такое розовый шум:

Белый шум – разновидность шума спектральную плотность которого можно определить по формуле 1/f (плотность розового шума обратно пропорциональна частоте), то есть он является равномерно убывающим в логарифмической шкале частот. На пример, звук пролетающего вертолёта, график электрической активности мозга.

Генератор шума рисунок №1:

R1, R2, R8 – 5,6 КОм

VT1,VT2, VT3 – ВС108

Работа схемы генератора белого и розового шума:

Схема (рисунок №1) может одновременно генерировать розо­вый и белый шум. Транзистор VT1 выступает в роли стабилитрона (его обратно смещенный переход база-эмиттер действует как стабилитрон с напряжением стабилизации 7-8 В).

Ток от такого импровизированного стабилитрона является шумящим, он поступает с VT1 на базу транзистора VT2, такое сочетание даёт на выходе последнего транзистора VT2 белый шум амплитудой около 150 мВ.

Для того чтобы преобразовать белый шум в ро­зовый, в схеме предусмотрено фильтр нижних частот с крутиз­ной спада 3 дБ на октаву, который ослабляет белый шум. После фильтрации белого шума вам необходимо восстановления уровня выходно­го сигнала, для этого предусмотрен усилитель.

Роль усилителя уровня выходного сигнала розового шума играет транзистор VT3, расположенный таким образом, чтобы в его цепи обратной связи был вклю­чен фильтр розового шума. Такое сочетание позволяет обеспечить достаточный уровень розового шума. Однако в случае маленького уровня выходного сигнала (белого или розового шума) вы можете поставить на выходе 1 или 2 дополнительные схемы усиления шумового сигнала.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/

  1. Бустер, усилитель токаПри проектировании различных электронных устройств, радиолюбителю иногда необходимо, тем или.
  2. Усилитель с общим эмиттеромВ этой статье речь пойдёт об одном из трёх вариантов.
  3. Блок питания с гасящим конденсаторомВполне естественно, что, как перед начинающим, так и перед опытным.
  4. Схема звукового индикатора перегрузкиПри разработке блока питания следует уделить особое внимание его защите.
  5. Дифференциальный усилительВ этой статье представлена общая схема дифференциального усилителя. Приведено общие.

Источник

Все разновидности шума в звукодизайне: от белого до черного….

Что такое вообще звуковой шум? Любой звук состоит из «синусоид» — единичной звуковой вибрации. Когда мы слышим кларнет или пение артиста, в них все синусоиды имеют слаженную структуру с красивой гармонией и взаимопорядком. Шум, в отличие от музыкального звука, практически дисгармоничен, но в нём все же есть некоторая структурированность, которая позволяет поделить его на несколько категорий. Вообще, цветовая идентификация шума полностью эквивалентна цветам волн, входящих в состав белого света. Взгляните на радугу: от красного до фиолетового. Красный свет преобладает в низкочастотном спектре, фиолетовый — в высокочастотном. С шумом всё так же. Все звуковые эффекты, кроме «чёрного», были получены на синтезаторе Moog Modular , то есть никаких проблем в их создании у вас не должно возникнуть.

Читайте также:  При нагрузке падает напряжение генератора причины

Белый шум.

Спектр белого шума

Так же, как и белый свет содержит в себе весь спектр. Его практически каждый слышал по старым радио во время поиска радио-канала или в телевизорах во время отключения сигнала. Спектр белого шума ровный на всем его протяжении. В музыке он используется чаще, чем вам кажется: от мягкой подкладки к основному звуку, до создания «песчаных» пэдов и необычных синтезированных басов. Белый шум идет как основа для создания других разновидностей шумов, кроме чёрного.

Розовый шум.

Спектр розового шума

В отличие от белого, имеет большое количество низких частот с плавным спадом в 3дб\октава. Содержит в себе часть «красного». Розовый шум — это одна из самых известных в звук.дизайне разновидностей. Его используют для создания звука ветра и всего, что с ним связанно.

Красный шум.

Спектр красного (коричневого) шума

Он так же известен в музыкальном сообществе и его можно спокойно разместить на второе место после «розового». Иногда его называют «коричневым» из-за того, что он по хаотичности имеет сходство с эффектом броуновского (брауновского) движения, а так как браун (Brown) с английского переводится как «коричневый», то часто встречается и такой вариант. Красный шум, в отличие от розового, уже имеет более крутой спад в 6дб\октава. По звучанию он более теплый, чем «белый» и работа с ним более приятна слуху. Все звуки волн океана, шум от водопада, прибои и т.д. — это прямая работа с данной категорией.

Синий шум.

Спектр синего шума

Это зеркальное отражение розового шума. Его спектральная плотность увеличивается на 3 дб\октава. Применяется так же при создании звука водопадов в отдаленности от источника, а так же в синтезировании рабочего барабана.

Фиолетовый шум.

Спектр фиолетового шума

Зеркальное отражение «красного». Его частотный диапазон увеличивается на 6дб\октава. На слух очень резок, от чего является самым основным по созданию и эмулированию звуков рабочего барабана и хай-хэта. Использовался в TR -808, 909, 303..

Серый шум.

Спектр серого шума

Наиболее редкий в звукодизайне. Имеет спад посередине из-за того, что образуется от сложения спектра красного и фиолетового шумов. Обладает интересным психоакустическим эффектом — человек, слушая его, не замечает частотную «дырку» в центре. Мозг сам дополняет отсутствующую спектральную картину. Применяется в создании синтезированных звуков, при которых центральная частотная полоса должна быть свободна.

Оранжевый шум.

Спектр оранжевого шума

Квазистационарный шум с конечной спектральной плотностью, частотные группы которого располагаются на частотах музыкальных нот. Вот такое вот определение… Хотя, на деле все очень и очень просто — это шум любых духовых инструментов, к примеру, сопрано-дудка:

Так же оранжевый шум является неотъемлемой частью шумо-резонансного синтеза, который получают методом эквализации белого шума, пропуская его через фильтры с резонансными характеристиками. Вот, как пример:

Это повседневный «звук» города, прогулочных парков и т.д. За основу берется розовый либо красный шум, с ярко выделенной областью частот в 500гц и со срезом высоких частот. Применяется для эмуляции всех возможных звуков города.

Черный шум.

Под этим названием, скрывается очень много всяких понятий, но я возьму только те, что связаны с музыкой и звуком напрямую.

  • Первый вариант данной тематики — это отсутствие вообще какого-либо звука, то есть тишина, и под этим имеется в виду не просто тишина из ваших динамиков, а полная безмолвная тишина (прочтите эту статью), которую можно получить в специальных акустических камерах.
  • Второй вариант — это шум с очень низкими и динамически резкими частотами, по типу землетрясения или обрушения здания.

Но первые две разновидности к музыке не имеют отношения, а вот третий уже ближе к нашей теме — это именно то, что используют звукодизайнеры при синтезе:

Спектр черного шума

Чёрный шум (который является разновидностью чёрного звука) — это спектр шума, который находится за слышимой областью частот. То есть его мы не услышим. Вы тогда зададитесь вопросом: а как же он применяется в музыке? И тут я вам поведаю очень интересную историю из моего детства: мой папа как-то решил мне спаять для акустической гитары примочку, и начал рассказывать о том, как в своей юности он с друзьями изготавливал для своей музыкальной группы разные диковинные эффект-аппараты. Одним из которых, был генератор модуляции для бас-гитары. Это генератор выдавал звук, который человек не мог услышать (чёрный звук), но смешивая его со звуком бас-гитары, все становилось по-другому: появлялись некоторые звуковые оттенки, которых доселе не было. Именно этот эффект используется при синтезе звука с «чёрным шумом», да и вообще со всеми «чёрными» звуками.

Читайте также:  Замена щеток генератора ситроен ксара пикассо

Вот вам, как пример: возьмём синусоиду 440 гц и будем её модулировать чёрным шумом (в данном случае я использовал псевдо-чёрный шум — звуковая волна близкая к нему, на слух минимальная разница), но вводить его будем постепенно:

Чёрный звук при частотной модуляции обладает некоторыми интересными свойствами: при модулировании, даже неслышимой уху звуковой волны, частотный спектр от данного синтеза выйдет в слышимый диапазон. Возьмём синусоиду на 20Кгц (её вы не услышите) и начнём постепенно модулировать её чёрным шумом:

Если вам понравилась статья, то попрошу репосты или лайки. Для меня это будет хорошей поддержкой.

Источник

Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

В разное время возникали публикации о том, что с помощью генератора розового шума полезно на слух проверять АЧХ усилительного или звукозаписывающего тракта, обнаруживать дефекты акустики помещений или акустических систем.

В звукоинженерной и звукорежисёрской практике мне нередко необходим источник звукового сигнала, для проверки работы различных устройств. И вот я «дозрел», пора паять!

Содержание / Contents

↑ Розовый шум

↑ Схема генератора розового шума с балансным выходом

Использованные микросхемы LM358 не отличаются характеристиками, но для генератора шума это значения не имеет. В отличие от оригинальной схемы использован старый добрый КТ315Б – по схеме это транзистор VT1. На нем собран генератор «белого» шума, который затем усиливается каскадом на микросхеме DA1.2 в 10 раз. Следующий каскад на DA1.1 преобразует шум из «белого» в «розовый», ослабляя его на 3 Дб с каждой октавой по возрастанию частоты.

Изначально в схеме был потенциометр, однако в моей практике достаточно иметь 4-ступенчатый аттенюатор: 0дб, 20 Дб, 40 Дб и 60 Дб – четыре вариации позиций двух тумблеров S1 и S2.

На следующей микросхеме собран дифференциальный выход устройства: на DA2.1 неинвертирующий усилитель, а на DA2.2 инвертирующий.

Я применил аналоги неполярных конденсаторов, с подпиткой, считаю, что они вносят меньше искажений в сигнал. На выходе конденсаторы обязаны быть с рабочим напряжением не менее 50 Вольт из-за необходимости иногда подключиться к фантомному входу проверяемого устройства.
Т. к. устройство собиралось в единственном экземпляре, то плата не разрабатывалась, всё собиралось на макетках. Желающие могут разработать печатку.
К тому же, если придется повторить эту схему, то можно будет применить всего один корпус микросхемы LM324 (счетверённый ОУ), что позволит отказаться от следующих деталей: С6, С7, R17 и R18.

В подборе нуждается резистор R3 по максимальному уровню шума. При правильной сборке схема начинает работать сразу. Сигнал появляется через пару секунд после включения. Устройство запитано от двух 9-вольтовых батареек типа «Крона». Потребляемый ток не более 10 – 12 мА (если нагрузка не низкоомная). Сигнал на выходе при «нулевом» аттенюаторе примерно равен 2 Вольта, что подходит для стандартного линейного входа.

Одна важная деталь: на схеме не указано подключение металлического корпуса к «земле». Железо подключается к экранному контакту выходного гнезда уже после переключателя S3 (Ground/Lift), чтобы сохранялась экранировка в режиме с «оторванной землей». Последняя, например, нужна для проверки кабелей на «одноногость» — обрыв одной из жил, когда режиме «Ground» сигнал проходит, а в «Lift» нет.

Соблюдайте осторожность! Если на микрофонный вход подается фантомное напряжение, то при переключении последних режимов из одного в другой может возникать бросок напряжения, вызывающий громкий щелчок в акустических системах. Не выводите входной уровень на пульте на максимум.

Т.к. после «добавки» гнездо «XLR» уже не помещалось, то пришлось поставить гнездо для большого «гитарного джека» и сделать специальные переходники для разъемов «XLR» и «RCA».

↑ Пара слов о корпусе

Для корпуса был взят стандартный тонкий электротехнический «швеллер» (П-образный профиль), от которого были отпилены два отрезка по 13 см, и деревянная плита для искусственного паркета. Когда возникла идея о дополнительном дифференциальном выходе, то тут же стало ясно, что все внутри размещается с трудом, но крышка закрылась, и я ничего переделывать не стал.
Снаружи корпус окрашен чёрной автомобильной эмалью из баллончика.

Всем всего звукотехнического!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Источник