¿Cuál es la diferencia entre reducción de ruido y cancelación de ruido?

Comencemos con las terminologías en su pregunta:

Sonoridad : El nivel (amplitud) del sonido. Cuanto más alto es el nivel de sonido, más fuerte se percibe. El volumen se mide en una escala de dB, por ejemplo , dBA (corregido para la sensibilidad humana en todas las frecuencias), dB HL (utilizado en la clínica en relación con el nivel de audición normal) o dB SPL (un enfoque más físico del nivel de sonido). En la Figura 1 a continuación, se da una impresión en dBA (niveles de sonido ponderados A). No se preocupe demasiado por las escalas de dB. En términos generales, el habla normal es de alrededor de 65 dB, el ruido de fondo de alrededor de 30 dB y el umbral de dolor de alrededor de 130 dB (fuente: OSHA ).

^{Fig. 1. Gráfico de niveles sonoros. fuente: CI}

Frecuencia : Una onda sinusoidal perfectatiene una sola frecuencia . Esto corresponde a un tono puro . La mayoría de los sonidos que ocurren normalmente tienen múltiples frecuencias. La frecuencia determina el tono.

Tono : Básicamente determinado por la frecuencia del sonido. El rango de frecuencia audible de los humanos oscila entre aproximadamente 20 Hz y 20 kHz (fuente: LSU ). La percepción subjetiva de la frecuencia se llama tono.

Madera : no, no, la madera tiene algo que ver con la madera, es el timbre . El timbre representa 'esas cualidades subjetivas de [sonidos] no determinadas por [su] tono o intensidad. Está determinado por el espectro de frecuencia y la envolvente (la envolvente es la parte lenta y de baja frecuencia del sonido que la envuelve) (fuente: wiki ). En términos de atenuación/enmascaramiento/cancelación de sonido, no tiene mucho interés. Probablemente el timbre puede influir en el factor de molestia de un sonido, pero no más.

Dirección : acústicamente generalmente definida como azimut (grados en el plano horizontal) y elevación (grados en el plano vertical). También aquí, en términos de atenuación/enmascaramiento/cancelación de sonido, no tiene mucho interés

Ruido blanco : Una señal aleatoria con una densidad espectral de potencia constante. Es una señal discreta cuyas muestras se consideran como una secuencia de variables aleatorias serialmente no correlacionadas con media cero y varianza finita. También se puede requerir que las muestras sean independientes y tengan la misma distribución de probabilidad. Si cada muestra tiene una distribución normal con media cero, se dice que la señal es ruido blanco gaussiano (fuente: wiki) . Subjetivamente, el ruido blanco tiene una cualidad de silbido agudo y bastante desagradable. Compruébalo en Online Tone Generator .

Ruido rosa : El ruido rosa o ruido 1⁄f es una señal o proceso con un espectro de frecuencia tal que la densidad espectral de potencia [...] es inversamente proporcional a la frecuencia de la señal. [C]ada octava [...] transporta una cantidad igual de energía de ruido. El nombre surge de la apariencia rosada de la luz visible con este espectro de potencia (fuente: wiki ). El ruido rosa tiene una contribución de baja frecuencia mucho mayor que el ruido blanco y, por lo tanto, es más agradable para el oído. Se acerca al sonido de la lluvia, o al de una cascada. El ruido rosa es una mejor opción cuando desea irse a dormir, ya que a menudo se experimenta como relajante . Compruébalo en Online Tone Generator

El ruido marrón no existe, que yo sepa. El ruido browniano es lo que buscas. El ruido browniano, o ruido rojo, es el tipo de ruido de señal producido por el movimiento browniano , de ahí su nombre alternativo de ruido de paseo aleatorio . El término "ruido browniano" no proviene del color, sino de Robert Brown , el descubridor del movimiento browniano. El término "ruido rojo" proviene de la analogía "ruido blanco"/"luz blanca"; el ruido rojo es fuerte en longitudes de onda más largas, similar al extremo rojo del espectro visible (fuente: wiki ). Es un ruido mucho menos frecuente. Compruébalo en Online Tone Generator

A tu pregunta:

Básicamente, hay tres cosas que puedes hacer para deshacerte de los molestos sonidos:

1. atenuación _ Esta es una forma típicamente pasiva de reducción de ruido, que se puede lograr bloqueando el ruido con tapones para los oídos, orejeras, paredes insonorizadas, etc. Los tapones para los oídos vienen en una gran variedad, desde un par de tapones para los oídos de espuma para un desde unos pocos centavos por par hasta sofisticados tapones para los oídos que cuestan cientos de dólares, hasta los tapones hechos a mano y adaptados individualmente que ofrecen los profesionales médicos. Estos últimos, obviamente, son los mejores. Son utilizados por músicos profesionales, por ejemplo, y están hechos por profesionales haciendo un molde de la oreja externa y moldeando una forma que se adapta perfectamente a ella. Sin embargo, todo lo que hacen estos tapones es amortiguar los sonidos, es decir ,, baje el nivel de sonido. Los mejores atenúan los sonidos con muchos dB (digamos de 30 a 40 dB) con una " característica de frecuencia plana ", lo que significa que atenúan todas las frecuencias audibles aproximadamente de la misma manera. Los más baratos atenúan mal y, lo que es peor, a menudo sus características de frecuencia muestran un pico en las frecuencias más altas y un bajo rendimiento en las frecuencias bajas. Esto hace que los ruidos graves se transmitan directamente (ronquidos, tambores musicales, etc.). Sin embargo, incluso con un enchufe rockstar de -40dB, reducirá una sirena que pasa cerca con solo 40 dB, dejando unos 70 dB (dependiendo de la distancia de la sirena, por supuesto).
2. enmascaramiento _ Este es un activoenfoque, donde no atenúas el ruido de fondo, sino que lo enmascaras con un sonido más agradable. El ruido blanco es ideal, ya que abarca todas las frecuencias audibles. Esto significa que cualquiera que sea la fuente de ruido, será efectivamente enmascarada por el ruido blanco. Sin embargo, el ruido rosa puede ser un mejor candidato, porque es más agradable al oído que el ruido blanco, como se dijo. Sin embargo, en las frecuencias más altas, el ruido rosa funcionará peor que el ruido blanco, por lo que el aullido de la ambulancia se escuchará relativamente fuerte. Los ruidos de baja frecuencia como los ronquidos se enmascaran bien. De hecho, el ruido rosa suele utilizarse para dormir a bebés y adultos, ya que es un sonido bastante agradable. Sin embargo, para enmascarar un sonido con un cierto espectro de frecuencia de 70 dB, necesita una "cantidad" igual de ruido rosa en la misma banda de frecuencia para enmascararlo por completo. Dado que las bajas frecuencias están bien representadas en el ruido rosa, los sonidos de baja frecuencia con un nivel de sonido relativamente bajo se enmascaran bastante bien, como los ronquidos o los molestos graves de la televisión de los vecinos. Para bloquear una sirena, o el ruido de una fiesta en casa en toda regla, debe subir el ruido rosa tan alto que simplemente no le hará ningún bien.
3. Cancelación . Este es un enmascaramiento de sonido activo inteligente, también llamado ruido activo. Aquí, un dispositivo registra el ruido ambiental con un micrófono y un parlante incorporado genera sonidos invertidos en fase con la misma amplitud. Teóricamente, esto anula perfectamente el ruido, sea cual sea la frecuencia, sea cual sea el nivel. La protección de una "zona de 1 dimensión" es relativamente sencilla y requiere solo uno o dos micrófonos y parlantes para que sea efectiva. Varias aplicaciones comerciales han tenido éxito, especialmente los auriculares con cancelación de ruido.. El término "unidimensional" se refiere a una relación pistónica simple entre el ruido y el hablante activo (reducción mecánica de ruido) o entre el hablante activo y el oyente (auriculares). La cancelación de sonidos en un entorno 3D se vuelve un desafío (fuente: wiki ).

No estoy seguro, pero lo que tal vez quieras aprender es la cancelación de fase. El sonido es una onda, la compresión y dilatación del aire entre la fuente del ruido y tus oídos. Si agrega otro sonido, donde las ondas son exactamente opuestas al primero, ambos desaparecerán. Algunos auriculares utilizan esta técnica para reducir el sonido. Detectan el sonido a tu alrededor y lo cancelan creando un sonido opuesto.

https://en.wikipedia.org/wiki/Active_noise_control

Editar: En realidad, puedes ver más ilustraciones aquí:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sonido

Los diagramas bidimensionales se utilizan generalmente para representar la vibración. Tu oído no escucha todos los sonidos. Puede agregar varios sonidos juntos. Se mezclarán y esto cambiará la forma en que lo escuchas.