Os alto-falantes do computador podem emitir ultrassom?

Os alto-falantes do computador podem emitir ultrassom? Qual é a frequência máxima que os alto-falantes do computador podem produzir?

Geralmente, sim (confirmado pela teoria e pelo experimento), embora provavelmente não seja tão eficaz quanto pode diminuir as frequências.

Existem três fatores principais:

1) A frequência máxima que pode ser produzida pelo DAC da sua fonte e pelos filtros anti-aliasing associados. Isso geralmente é um pouco abaixo da frequência Nyquist para a sua taxa de amostragem efetiva, até que ponto dependerá da nitidez dos filtros. Também pode haver saídas espúrias centradas em múltiplos da taxa de amostragem, mas geralmente são suprimidas intencionalmente (e para os DACs mais modernos, a taxa de amostragem de conversão real é muitas vezes a de entrada). A menos que você tenha um sistema de 96 Ksps projetado com filtros para desbloquear esse potencial (em vez da taxa de dados mais padrão de 96 Ksps, mas filtros de aliasing ainda projetados para um de 48 Ksps), esse provavelmente será o seu limite principal.

2) A frequência máxima que passa pelo amplificador de potência. Para um design analógico tradicional, isso será mais um desenrolar do que um limite nítido. No entanto, um amplificador "Classe D" ou algo com processamento digital pode introduzir seus próprios efeitos de amostragem e ter seus próprios filtros estritos para protegê-los.

3) A resposta real do transdutor e, em certa medida, seu ambiente acústico. Os alto-falantes normais de médio porte com bobina móvel não são projetados nem para o topo da faixa de audição humana, mas geralmente ainda produzem alguma saída além dele. Por outro lado, transdutores piezoelétricos de vários tamanhos podem ter picos ressonantes em altas frequências e, na verdade, produzem mais potência do que nos baixos.

Como comentário geral, se você planeja tocar com ultrassom baixo usando componentes de áudio de consumidor, seu desafio pode estar mais no lado de recebimento do que no de envio, pois os microfones de condensador mais comuns rolam substancialmente entre 15-20 KHz (embora alguns dos menores trabalham mais alto). Por outro lado, os sensores MEMS de silício de saída analógica geralmente são bons para frequências muito mais altas, sendo usados ​​off-label em detectores de bastão. Eles são padrão nos smartphones, que parecem atender ao limite imposto por seus filtros de suavização de serrilhado.

Não. Os alto-falantes "ativos" com sua própria fonte de alimentação e amplificador geralmente terão filtros neles acima de 22kHz. Eles não foram projetados para serem capazes de emitir ultrassom, e a filtragem existe para eliminar o ruído induzido de outras fontes.

Você pode conseguir um ultrassom muito fraco de um pequeno alto-falante passivo, mas, novamente, ele não foi projetado para frequências acima do áudio.

É melhor tentar. Fiz duas vezes, uma vez nos anos 90, com o "alto-falante" magnético primitivo da época, segunda vez mais recentemente com alto-falantes embutidos em um laptop. É uma experiência bastante emocionante quando duas pessoas ouvem lado a lado e uma ouve o silêncio perfeito, enquanto a outra ouve um ruído agudo e insuportavelmente alto.

Algumas descobertas que me surpreenderam:

• Mesmo entre os adolescentes, a variação das frequências limiares é enorme. Pessoas que não se consideram deficientes auditivas geralmente têm limites como 10KHz, 14KHz, 16KHz, raramente muito mais.
• Os limites geralmente são muito inferiores ao limite de 20 KHz do livro didático.
• Critérios são importantes. Ser capaz de detectar um som contínuo é mais difícil do que detectar um som que se liga e desliga. Mas isso só importa quando você está muito próximo do seu limite.
• A forma da forma de onda é importante (um pouco).
• Mesmo um leve ruído de fundo é importante (um pouco).
• Tudo isso dito, o limite superior é muito melhor definido do que o limite inferior. Em outras palavras, há silêncio acima do alcance do som e vibração sob o alcance do som. Isso se aplica a pessoas jovens e saudáveis ​​o suficiente.

Como você pode ver (er, ouvir), "ultrassom" é um conceito muito subjetivo e até os alto-falantes mais baratos de uso geral podem emiti-lo.

De um artigo que tinha números concretos, encontrado ao procurar o que Ben Voigt sugeria, a imagem é bastante confusa. Embora o DAC de uma placa de som moderna possa produzir 96kHz [na amostragem de 192kHz], não prenda a respiração para que os alto-falantes comuns do laptop fiquem muito acima de 25kHz em um volume discernível (nesse sentido, mesmo se você usar um aparelho de ultrassom). microfone compatível).

Fomos informados de que este laptop T400 tinha um "Controlador de áudio HD Intel Corporation 82801I (Família ICH9)" e que, além disso,

Testes realizados anteriormente com um laptop Lenovo T410 com o codec de áudio Conexant 20585 (com 192 kHz DAC / 96 kHz ADC) mostraram resultados muito semelhantes.

Mas estes são apenas alguns modelos de computador (alto-falante).

Além de usar o ultrassom gerado por alto-falante para comunicações secretas, outra aplicação interessante é como um sonar ultrassônico; isso é usado para testar se o usuário está localizado (ou não) na frente do computador [explorando as diferenças no ultrassom refletido]. Uma tese de doutorado sobre esse último tópico é mais interessante para a nossa pergunta aqui, porque ele amostrou alguns milhares de máquinas de usuários para emissão / recepção de um sinal de onda senoidal de 22 kHz; nesse caso, a gravação foi feita com qualquer microfone que o usuário possuísse; portanto, esses números são conservadores no que diz respeito apenas à emissão desse tom de 22kHz.

A tese também possui um gráfico para o ruído branco [que pode medir múltiplas frequências], mas o autor diz que não está muito confiante nos resultados obtidos dessa maneira devido ao alias.

O mesmo problema da geração de baixa frequência ultra-sônica foi estudado para os alto - falantes de telefones celulares com a intenção de usar o ultra-som para detectar alterações no posicionamento interno por meio de trilateração. Um pouco interessante é que, dependendo do hardware, os alto-falantes do celular podem se comportar mal (causar aliasing) se você tentar emitir algumas frequências ultrassônicas muito altas:

Se o volume estiver definido muito alto, os telefones celulares gerarão muito ruído em uma ampla faixa de frequências na faixa audível ao tentar gerar um dos sinais. Para o iPhone, isso acontece apenas com 21,5 e 22 KHz, mas para o Hero e Navigator, isso acontece em todas as frequências testadas. Apenas o HTC G1 parecia estar quase completamente imune a esse problema. À medida que o volume diminui, esse problema diminui e, em algum momento, desaparece. Por exemplo, com o HTC Hero, isso acontece com cerca de 80% do volume do arquivo no volume máximo do dispositivo. Com o ruído do iPhone em 21,5 e 22 KHz, desaparece completamente cerca de 20% do volume do arquivo e o volume máximo do dispositivo - 2.

O artigo também contém alguns sprectrogramas para esses telefones (que não reproduzirei aqui porque eles têm um gráfico por telefone.) E uma discussão mais detalhada sobre ruído e alias do que o que citei acima. A conclusão é que, embora você possa emitir um ultrassom, dependendo do hardware, talvez não obtenha exatamente a frequência desejada / programada e a saída pode ser muito barulhenta em alguns casos, incluindo ruído audível.

Portanto, para 22-25kHz (que são consideradas baixas frequências ultrassônicas), parece funcionar bem o suficiente (como em volume suficiente) para a maioria das máquinas / alto-falantes que você pode encontrar por aí, embora possivelmente com artefatos audíveis em algumas configurações. Para frequências ultrassônicas mais altas, quem sabe ... Os dados do laptop T400 sugerem que é improvável que funcione bem / alto o suficiente acima de 25kHz, mas não consegui encontrar um estudo amostrando mais máquinas. Também encontrei outro papel de sonar ultrassônico que usava 40kHz como frequência escolhida; enquanto usava o hardware normal da placa de som de 96 kHz, optou por um alto-falante piezo ultrassônico especializado (o 400ST ) nessa frequência; meu palpite é que eles não se incomodariam com isso se os alto-falantes comuns fossem confiáveis ​​/ altos o suficiente nessa freqüência.

Obviamente, o quão acima da faixa audível varia de acordo com o modelo do alto-falante, mas a resposta geral é SIM.

Leitura adicional (pesquisa no google):

• Rede acústica oculta

Você pode fazer isso usando um sistema de áudio da web a partir do navegador móvel ao vivo.

Para isso, você pode usar um microfone semelhante ao sistema móvel embutido. Por que microfone é um microfone do lado do receptor e atua como um alto-falante do lado oposto, o que é bom para o ultrassom.

A propósito, você precisa remover o filtro do sistema de áudio da web ao vivo para usar um som ultra.