Tipi di rumore

La parola "rumore" nel linguaggio quotidiano indica qualcosa di indistinto e caotico. Tuttavia in ambito scientifico diversi tipi di rumore possono essere quantitativamente caratterizzati studiandone il contenuto spettrale. La classificazione del rumore è di fondamentale importanza nello studio di tutti quei segnali che contengono delle componenti casuali, e trova massiccio impiego nella tecnologia del suono, come è illustrato nel paragrafo che segue.

Per una discussione sulle differenze tra suono e rumore vedi anche la pagina suono o rumore?

Rumore bianco

In analogia alla luce bianca che è formata dalla sovrapposizione di onde elettromagnetiche di tutte le frequenze visibili, se un rumore è costituito da uno spettrogramma sostanzialmente "piatto" con onde di tutte le frequenze e di intensità simile ad ogni frequenza, esso si dice rumore bianco. Il rumore bianco, ricco di alte frequenze suona "stridulo", ha un eccesso di brillantezza che ci infastidisce. Se vuoi ascoltarne un esempio clicca il file audio qui sotto.

rumore_bianco.wav Rumore bianco

In alternativa puoi sentire un esempio collegandoti al nostro laboratorio virtuale e selezionando Forme d'onda: Rumore. Osserva l'estensione dello spettro su tutte le frequenze con ampiezza (ricorda che l'intensità è proporzionale al quadrato dell'ampiezza) variabile ma, in media, costante sulle varie regioni dello spettro. Una precisazione: l'applet è programmato solo per generare suoni aventi frequenza multipli della fondamentale; quello che ascolti non è quindi un vero rumore bianco che dovrebbe contenere l'intera gamma di frequenze. La resa come rumore è assicurata dal fatto che, come spiegato nella pagina relativa, creando un'onda periodica per sovrapposizione di onde di frequenza (e quindi periodi diversi), il periodo complessivo dell'onda è il minimo comune multiplo dei periodi coinvolti. Per un tale insieme di onde, tale periodo è così elevato che

1. a livello percettivo non riusciamo a cogliere nessuna sensazione di ripetizione (il periodo è troppo elevato)
2. a livello "grafico la forma d'onda associata al finto rumore bianco non ci sembra avere nessuna caratteristica di periodicità (che pure, su tempi lunghi, possiede).

Rumori colorati

Esistono vari tipi di rumore detti colorati caratterizzati dal fatto di avere alcune componenti dello spettro prevalenti sulle altre. Ad esempio ricordiamo:

• rumore rosa che ha una prevalenza dell'ampiezza (e quindi dell'intensità) delle armoniche a bassa frequenze. Esso può essere ottenuto dal rumore bianco con un'apposita azione di filtro delle alte frequenze. Il rumore rosa spesso viene costruito assegnando le seguenti regole (è un po' un ossimoro assegnare regole per costruire un evento casuale come il rumore):
  • l'intensità decresce nel passaggio da un'ottava all'altra come l'inverso della frequenza. Ciò significa che essa dimezza nel passaggio da un'ottava all'altra (in scala logaritmica ciò equivale ad una attenuazione di 3 dB).
  • l'andamento in intensità all'interno di un'ottava è riprodotto per ogni ottava.

Sembra che il rumore così costruito abbia proprietà rilassanti assomigliando a molti rumori naturali (la pioggia, le cascate d'acqua, ecc...): addirittura esistono CD di rumore rosa!!

Puoi provare a costruire con l'applet Fourier il rumore rosa facendo varie le ampiezze di 1.5 dB di modo che l'intensità, proporzionale al quadrato dell'ampiezza, vari di 3 dB per ottava. La prima ottava è rappresentata solo da un'armonica, la seconda da due, la terza da quattro, la quarta da otto, ecc. Riscontrerai che il risultato è molto deludente: il fatto che l'ulteriore regolarizzazione introdotta (oltre a quella del software stesso) non ci permette di avvicinarci troppo dalla "casualità" che un rumore, seppur rosa, deve avere.

Il rumore rosa trova comunque applicazione anche negli ambienti di registrazione per "rinvigorire" il suono a basse frequenze; a tali frequenze infatti il nostro orecchio soffre di calo di prestazioni (visita a tal proposito la pagina relativa alle curve isofoniche)

rumore_rosa.wav Rumore rosa

• rumore marrone

In questo genere di rumore vi è un'accentuazione ancora maggiore, rispetto al rumore rosa, della presenza di basse frequenze. L'intensità decresce, da un'ottava all'altra, come l'inverso del quadrato della frequenza (cioè con un attenuazione, in scala logaritmica, di 6 dB). Il rumore marrone assomiglia ad un rombo di tuono.

rumore_marrone.wav Rumore marrone

• rumore rosso

Un'ulteriore accentuazione (senza regole matematiche precise come per il rumore rosa e marrone) della presenza di basse frequenze determina il rumore rosso. Esso suona come un rimbombo molto basso (un treno che passa nel metrò, il rumore di un motore che fa vibrare, per risonanza, le pareti di una stanza) e si colloca alla soglia in inferiore delle frequenze udibili. E' molto utilizzato nell musica elettronica e nella musica da "film".

• rumore blu

Questo rumore è praticamente il complementare del rumore rosa. Esso mostra una prevalenze delle altezze frequenze con un incremento delle intensità di 3dB per ottava. Ovviamente esso viene ottenuto con un azione di filtro delle basse frequenze. Suona come una sorta di sibilo, stridulo e artificiale.

• rumore violetto

È il complementare del rumore marrone con una forte prevalenze dell'intensità delle alte frequenze. L'intensità cresce di 6 dB per ottava. L'effetto sibilante è ancora più fastidioso che nel rumore blu.

Approfondimenti e collegamenti

• La terminologia relativa al rumore ha origine dallo spettro delle onde elettromagnetiche. Ti invitiamo a visitare la pagina relativa per apprezzare appieno l'analogia con tali onde.

• Molti fenomeni sonori che classifichiamo come rumore sono dovuti più a "confusione" percettiva del nostro apparato uditivo che alla composizione spettrale del fenomeno sonoro stesso. Visita la pagina relativa alle bande critiche e ai battimenti se vuoi sentirne alcuni esempi.

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