Ồn trắng, ồn hồng và ồn nâu đều là những dòng âm thanh ngẫu nhiên, chứa mọi cao độ cùng lúc, chỉ khác nhau ở chỗ năng lượng dồn vào âm cao hay âm trầm. Ồn trắng chia đều năng lượng cho mọi tần số nên nghe sắc, xì xì như tivi mất sóng. Ồn hồng giảm dần về phía âm cao nên êm hơn, giống mưa rào đều hạt. Ồn nâu dồn hẳn về âm trầm, nghe ù ù như thác xa hay tiếng gió trong khoang máy bay.
Vì sao tiếng ồn lại có "màu"
Chữ "màu" ở đây là phép so sánh mượn từ ánh sáng. Ánh sáng trắng là ánh sáng chứa đủ mọi bước sóng với cường độ gần như ngang nhau. Các nhà vật lý và kỹ sư âm thanh gọi một dòng âm thanh có năng lượng đều ở mọi tần số là "ồn trắng" theo đúng lối nghĩ đó. Từ đây, những dòng ồn lệch về phía tần số thấp được đặt tên theo các màu nằm ở đầu bước sóng dài của dải ánh sáng, như hồng, đỏ.
Riêng chữ "nâu" thì là một lối đặt tên dí dỏm của giới khoa học. Ồn nâu không đặt theo màu nâu mà theo tên nhà thực vật học người Scotland Robert Brown. Năm 1827, ông quan sát dưới kính hiển vi thấy những hạt li ti trong nước nhảy lung tung không ngừng, hiện tượng sau này gọi là chuyển động Brown. Một tín hiệu biến đổi theo kiểu "bước ngẫu nhiên" như thế có phổ năng lượng đúng dạng ồn nâu, nên tiếng Anh gọi là "Brownian noise", rút gọn thành "brown noise". Vì thế nó còn có tên khác là ồn đỏ.
Cần nói thêm: "màu" của tiếng ồn mô tả cách năng lượng phân bố, không mô tả một âm thanh cụ thể. Hai bản ồn hồng do hai thiết bị khác nhau phát ra vẫn có thể nghe hơi khác nhau, vì loa nhỏ, tai nghe rẻ hay căn phòng nhiều đồ cứng đều làm lệch phổ.
Ồn trắng: đều mọi tần số
Ồn trắng có công suất bằng nhau trên mỗi khoảng tần số có độ rộng bằng nhau. Nghĩa là khoảng từ 100 đến 200 Hz và khoảng từ 10.000 đến 10.100 Hz mang lượng năng lượng như nhau. Nghe thì có vẻ công bằng, nhưng tai người không cảm nhận theo kiểu cộng trừ như vậy.
Tai ta nghe cao độ theo quãng tám: mỗi lần tần số tăng gấp đôi, ta thấy nốt nhạc lên một bậc giống nhau. Từ 20 Hz tới 20.000 Hz, giới hạn nghe của một người trẻ có thính lực tốt, chỉ có khoảng 10 quãng tám. Quãng tám cao nhất, từ 10.000 tới 20.000 Hz, rộng tới 10.000 Hz, trong khi quãng tám từ 100 tới 200 Hz chỉ rộng 100 Hz. Với ồn trắng, quãng tám cao nhất vì thế "chứa" năng lượng gấp trăm lần quãng thấp. Kết quả là ồn trắng nghe chói, thiên về tiếng xì, tiếng rít.
Ví dụ gần với ồn trắng ngoài đời: tiếng rè của radio bắt sai đài, tiếng xì của van hơi, tiếng tivi đời cũ khi mất sóng. Trong kỹ thuật, ồn trắng hữu ích để thử loa, đo âm học phòng, che tiếng nói trong văn phòng mở.
Ồn hồng: đều mọi quãng tám
Ồn hồng được làm cho mỗi quãng tám mang lượng năng lượng ngang nhau. Muốn vậy, cường độ phải giảm dần khi tần số tăng, cụ thể là giảm khoảng 3 dB mỗi quãng tám. Về toán học, công suất tỉ lệ nghịch với tần số, nên giới kỹ thuật còn gọi nó là "ồn 1/f".
Vì khớp với cách tai chia cao độ, ồn hồng nghe "cân" hơn: không chói như ồn trắng, không ù như ồn nâu. Nhiều người tả nó giống mưa đều hạt rơi trên lá, hoặc tiếng thác nhìn từ khoảng cách vừa phải. Kỹ sư âm thanh hay dùng ồn hồng để cân chỉnh loa trong hội trường, vì nó gần với cách năng lượng phân bố trong âm nhạc và tiếng nói.
Dạng biến đổi kiểu 1/f xuất hiện ở nhiều nơi trong tự nhiên chứ không chỉ trong âm thanh. Năm 1975, hai nhà vật lý Richard Voss và John Clarke công bố trên tạp chí Nature rằng những dao động về độ lớn và cao độ trong nhiều bản nhạc và lời nói có dạng gần với 1/f. Điều này hay được nhắc khi người ta giải thích vì sao ồn hồng nghe "tự nhiên", nhưng đó là một nhận xét về hình dạng phổ, không phải bằng chứng rằng ồn hồng tốt cho sức khoẻ.
Ồn nâu (ồn đỏ): dồn về âm trầm
Ồn nâu giảm khoảng 6 dB mỗi quãng tám, nhanh gấp đôi ồn hồng. Công suất tỉ lệ nghịch với bình phương tần số (1/f²). Phần lớn năng lượng nằm ở dải trầm, nên nó nghe như tiếng rền xa: tiếng sóng lớn vỗ ngoài khơi nghe từ trong nhà, tiếng gió bên ngoài cabin máy bay, tiếng máy điều hoà trung tâm chạy đều.
Mấy năm gần đây ồn nâu được chia sẻ nhiều trên mạng xã hội, kèm những lời kể rằng nó giúp tập trung hay làm "đầu óc im lại". Cảm nhận đó là có thật với một số người, nhưng tới nay chưa có nghiên cứu đủ lớn chứng minh ồn nâu tốt hơn ồn hồng hay ồn trắng cho việc tập trung. Người thích nó thường là vì nó dịu tai, không có tiếng xì.
Bảng so sánh nhanh các màu tiếng ồn
| Loại | Năng lượng thay đổi theo quãng tám | Nghe giống | Hay dùng để |
|---|---|---|---|
| Ồn trắng | Tăng khoảng 3 dB mỗi quãng tám (vì quãng càng cao càng rộng) | Radio rè, van xì hơi | Thử thiết bị, che tiếng nói trong văn phòng |
| Ồn hồng | Bằng nhau ở mọi quãng tám (giảm khoảng 3 dB mỗi quãng so với ồn trắng) | Mưa đều hạt, thác vừa | Cân chỉnh loa, nền nghe thư giãn |
| Ồn nâu / đỏ | Giảm khoảng 3 dB mỗi quãng tám (giảm 6 dB so với ồn trắng) | Sóng xa, gió ngoài máy bay | Nền nghe trầm, che tiếng máy móc |
| Ồn xanh lam | Ngược ồn hồng, nghiêng về âm cao | Tiếng xì rất sắc | Kỹ thuật xử lý ảnh, âm thanh số |
| Ồn xám | Chỉnh theo độ nhạy của tai để mọi tần số nghe to như nhau | Đều, không chói, không ù | Thí nghiệm thính học |
Bảng có hai cách nói về cùng một con số "3 dB" và "6 dB", dễ gây rối. Cách gọn nhất: lấy ồn trắng làm gốc, ồn hồng thấp hơn 3 dB mỗi quãng tám đi lên, ồn nâu thấp hơn 6 dB mỗi quãng tám đi lên. Còn nếu đo năng lượng gom theo từng quãng tám thì ồn trắng tăng dần, ồn hồng đứng yên, ồn nâu giảm dần.
Âm thanh thiên nhiên thuộc "màu" nào
Mưa, suối, sóng, gió đều là ồn băng rộng: hàng nghìn sự kiện nhỏ ngẫu nhiên chồng lên nhau, tạo ra một dải tần rộng chứ không có nốt nhạc rõ ràng. Nhưng chúng không bao giờ là một màu thuần khiết.
- Mưa nhỏ trên lá, mưa phùn: nhiều âm cao, gần với ồn trắng hoặc giữa trắng và hồng.
- Mưa rào đều: thường được ví với ồn hồng.
- Thác lớn, sóng vỗ nghe từ xa: âm cao bị không khí và vật cản "nuốt" bớt khi truyền đi xa, phần còn lại thiên về trầm, gần ồn nâu.
- Gió: thay đổi liên tục, lúc rít cao khi lùa qua khe, lúc ù trầm khi thổi qua rừng.
Khác biệt lớn nhất giữa âm thanh thiên nhiên và một tệp ồn hồng do máy tạo ra là biến đổi theo thời gian. Tiếng mưa to lên nhỏ đi, có tiếng giọt rơi gần, có tiếng sấm. Ồn nhân tạo đều đặn tuyệt đối. Có người thích sự đều này vì nó không có gì "giật" sự chú ý. Có người lại thấy nó nhàm và khó chịu sau ít phút. Không có câu trả lời đúng cho mọi tai.
Chọn màu nào khi muốn nghỉ: vài gợi ý thực tế
Chưa có bằng chứng chắc chắn rằng màu này "tốt" hơn màu kia cho sức khoẻ. Chọn theo việc mình cần và theo tai mình:
- Muốn che tiếng nói chuyện (đồng nghiệp, tivi phòng bên): âm thanh có nhiều năng lượng ở dải tiếng nói, như ồn hồng hoặc trắng, che tốt hơn ồn nâu.
- Muốn che tiếng máy móc trầm (máy nén, xe tải chạy xa): ồn nâu hoặc hồng hợp hơn, vì ồn trắng mỏng ở dải trầm.
- Nghe lâu không mỏi: phần lớn người thấy ồn hồng và nâu dễ chịu hơn ồn trắng khi nghe hàng giờ.
- Thử mỗi màu khoảng mười phút ở âm lượng nhỏ, rồi để ý xem đầu có nặng, tai có ù, có bực mình không. Cảm giác của chính mình là thước đo tốt nhất.
Dù chọn màu nào, nguyên tắc chung vẫn là: vặn nhỏ, vừa đủ để lấp tiếng làm phiền, không phải để át mọi thứ. Một dòng ồn to suốt nhiều giờ vẫn là tiếng ồn với đôi tai. Chuyện âm lượng an toàn và hẹn giờ tắt có bài riêng trong danh mục này.
Góc nhìn hôm nay: nghe thử để hiểu tai mình
Một bài tập nhỏ giúp phân biệt các màu ồn rõ hơn mọi định nghĩa: tìm ba đoạn mẫu ồn trắng, hồng, nâu, đặt cùng một mức âm lượng thấp, nghe lần lượt mỗi đoạn một phút bằng loa thường chứ không phải tai nghe. Sau đó tắt hết, ngồi yên một phút, để ý xem tiếng xung quanh nghe thế nào khi "nền" biến mất. Nhiều người lần đầu nhận ra căn phòng mình vốn đã có sẵn một dòng ồn nâu từ quạt hay tủ lạnh.
Ai muốn tìm hiểu sâu hơn có thể đọc phần về âm học trong sách vật lý phổ thông hoặc giáo trình âm thanh kỹ thuật, mục "phổ công suất". Những chủ đề như nhạc thư giãn nói chung, ASMR hay câu hỏi chung "tiếng ồn trắng có giúp ngủ không" đã có ở các wiki khác trong hệ; bài ở đây chỉ đi vào chuyện các màu ồn khác nhau ra sao.
Câu hỏi thường gặp
Ồn trắng, ồn hồng, ồn nâu khác nhau thế nào?
Cả ba đều là âm thanh ngẫu nhiên chứa mọi tần số. Ồn trắng chia đều năng lượng cho mọi tần số nên nghe chói. Ồn hồng giảm khoảng 3 dB mỗi quãng tám nên êm hơn, còn ồn nâu giảm khoảng 6 dB mỗi quãng tám nên nghe trầm, ù ù.
Vì sao gọi là ồn nâu?
Tên gọi đến từ nhà thực vật học Robert Brown, người mô tả chuyển động hỗn loạn của các hạt nhỏ trong nước năm 1827. Tín hiệu biến đổi theo kiểu chuyển động Brown có phổ giống ồn nâu, nên "nâu" là tên người chứ không phải màu sắc.
Ồn hồng có tốt hơn ồn trắng không?
Không có bằng chứng chắc chắn màu nào tốt hơn cho sức khoẻ. Nhiều người thấy ồn hồng dễ chịu hơn khi nghe lâu vì nó không chói. Nên thử từng loại ở âm lượng nhỏ và chọn theo cảm giác của mình.
Tiếng mưa là ồn trắng hay ồn hồng?
Tiếng mưa không phải màu thuần nào. Mưa rào đều thường được ví với ồn hồng, mưa phùn nhiều âm cao gần ồn trắng hơn, còn mưa to nghe từ xa thiên về trầm. Điểm khác lớn là tiếng mưa thật biến đổi liên tục, còn ồn do máy tạo thì đều đặn.
Nghe ồn nâu có giúp tập trung không?
Một số người thấy ồn nâu giúp họ bớt bị phân tâm, nhưng đây chủ yếu là cảm nhận cá nhân, chưa có nghiên cứu đủ lớn khẳng định. Nếu thấy dễ chịu thì dùng ở âm lượng nhỏ, nếu thấy nặng đầu thì thôi.
