¿Pueden los altavoces de la computadora emitir ultrasonido?

En general, sí (confirmado tanto por la teoría como por el experimento), aunque probablemente no sea tan efectivo como pueden hacerlo con frecuencias más bajas.

Hay tres factores principales:

1) La frecuencia máxima que puede producir el DAC de su fuente y los filtros anti-aliasing asociados. Suele estar un poco por debajo de la frecuencia de Nyquist para su frecuencia de muestreo efectiva, hasta qué punto dependerá de la nitidez de los filtros. También puede haber salidas espurias centradas en múltiplos de la frecuencia de muestreo, pero generalmente se suprimen intencionalmente (y para la mayoría de los DAC modernos, la frecuencia de muestreo de conversión real es muchas veces la de entrada). A menos que tenga un sistema de 96 Ksps que esté diseñado con filtros para desbloquear ese potencial (en lugar de la tasa de datos de 96 Ksps más estándar pero los filtros de alias aún están diseñados para uno de 48 Ksps), este probablemente será su límite principal.

2) La frecuencia máxima que pasa por el amplificador de potencia. Para un diseño analógico tradicional, esto será más una atenuación que un límite definido. Sin embargo, un amplificador de "Clase D" o algo con procesamiento digital puede introducir sus propios efectos de muestreo y tener sus propios filtros estrictos para protegerlos.

3) La respuesta real del transductor y, hasta cierto punto, su entorno acústico. Los altavoces normales de rango medio de bobina móvil no están diseñados ni siquiera para el rango superior del oído humano, pero normalmente producirán algo de salida incluso más allá. Por el contrario, los transductores piezoeléctricos de varios tamaños podrían tener picos resonantes en frecuencias altas y, de hecho, producir más potencia allí que en las más bajas.

Como comentario general, si planea jugar con ultrasonido bajo usando componentes de audio de consumo, su desafío puede estar más en el lado de recepción que en el de envío, ya que los micrófonos de condensador más comunes se reducen sustancialmente entre 15-20 KHz (aunque algunos de los más pequeños trabajan más alto). Por el contrario, los sensores MEMS de silicio de salida analógica a menudo son buenos para frecuencias mucho más altas y se usan fuera de la etiqueta en detectores de murciélagos. Estos son estándar en los teléfonos inteligentes, que parecen escuchar hasta el límite impuesto por sus filtros anti-aliasing.

No. Los altavoces "activos" con su propia fuente de alimentación y amplificador generalmente tendrán filtros que superan los 22 kHz. No están diseñados para ser capaces de emitir ultrasonido, y el filtrado está ahí para eliminar el ruido inducido de otras fuentes.

Es posible que pueda obtener un ultrasonido muy débil de un pequeño altavoz pasivo, pero, de nuevo, no está diseñado para frecuencias superiores al audio.

Es mejor probarlo. Lo hice dos veces, una en los años noventa, con el primitivo "altavoz de PC" magnético de la época, la segunda vez más recientemente con altavoces de gama baja integrados en una computadora portátil. Es una experiencia bastante emocionante cuando dos personas están escuchando una al lado de la otra y una escucha el silencio perfecto, mientras que la otra escucha un ruido de tono alto e insoportablemente alto.

Algunos hallazgos que me sorprendieron:

• Incluso entre los adolescentes, la variación de las frecuencias de umbral es enorme. Las personas que no se consideran a sí mismas como discapacitadas auditivas suelen tener umbrales como 10 KHz, 14 KHz, 16 KHz, rara vez mucho más.
• Los umbrales son generalmente mucho más bajos que el límite de los libros de texto de 20 KHz.
• Los criterios importan. Ser capaz de detectar un sonido continuo es más difícil que ser capaz de detectar un sonido que se enciende y se apaga. Pero esto solo importa cuando estás muy cerca de tu umbral.
• La forma de onda importa (un poco).
• Incluso el ruido de fondo leve importa (un poco).
• Dicho todo esto, el umbral superior está mucho mejor definido que el umbral inferior. En otras palabras, hay silencio por encima del rango del sonido y hay vibración por debajo del rango del sonido. Esto se aplica a personas lo suficientemente jóvenes y sanas.

Como puede ver (eh, escuchar), "ultrasonido" es un concepto muy subjetivo e incluso los altavoces de propósito general más baratos pueden emitirlo.

A partir de un documento que tenía números concretos, encontrados al buscar lo que sugirió Ben Voigt, la imagen es bastante mixta. Si bien el DAC de una tarjeta de sonido moderna puede emitir 96 kHz [a un muestreo de 192 kHz], no contenga la respiración para que los altavoces promedio de las computadoras portátiles superen los 25 kHz a un volumen perceptible (es decir, incluso si usa un ultrasonido). micrófono compatible).

Nos dijeron que esta computadora portátil T400 tenía un "controlador de audio HD Intel Corporation 82801I (familia ICH9)" y que, además,

Las pruebas realizadas anteriormente con una computadora portátil Lenovo T410 con el códec de audio Conexant 20585 (con DAC de 192 kHz / ADC de 96 kHz) han mostrado resultados muy similares.

Pero estos son solo un par de modelos de computadora (altavoces).

Además de usar ultrasonido generado por parlantes para comunicaciones encubiertas, otra aplicación interesante es como un sonar ultrasónico; esto se usa para probar si el usuario está ubicado (o no) frente a la computadora [explotando las diferencias en el ultrasonido reflejado]. Una tesis doctoral sobre este último tema es más interesante para nuestra pregunta aquí porque muestreó un par de miles de máquinas de usuario para la emisión/recepción de una señal de onda sinusoidal de 22 kHz; la grabación se realizó en este caso con el micrófono que tenía el usuario, por lo que estas cifras son conservadoras en lo que respecta a la emisión de este tono de 22 kHz.

La tesis también tiene un gráfico para el ruido blanco [que puede medir múltiples frecuencias], pero el autor dice que no confía mucho en los resultados obtenidos de esa manera debido al aliasing.

Se estudió el mismo problema de la generación de baja frecuencia ultrasónica para altavoces de teléfonos móviles con la intención de usar ultrasonido para detectar cambios de posicionamiento en interiores a través de la trilateración. Un dato interesante es que, según el hardware, los altavoces de los teléfonos móviles pueden comportarse mal (provocar aliasing) si intenta emitir algunas frecuencias ultrasónicas demasiado fuertes:

Si el volumen se configura demasiado alto, los teléfonos móviles generarán mucho ruido en una amplia gama de frecuencias en el rango audible al intentar generar una de las señales. Para iPhone esto sucede solo con 21,5 y 22 KHz, pero para Hero y Navigator esto sucede en todas las frecuencias probadas. Solo HTC G1 parecía ser casi completamente inmune a este problema. A medida que se reduce el volumen, este problema se desvanece y en algún momento desaparece. Por ejemplo, con HTC Hero esto sucede en torno al 80 % del volumen del archivo con el volumen máximo del dispositivo. Con el iPhone, el ruido a 21,5 y 22 KHz desaparece por completo alrededor del 20% del volumen del archivo y el volumen máximo del dispositivo: 2.

El documento también tiene algunos espectrogramas para estos teléfonos (que no reproduciré aquí porque tienen un gráfico por teléfono) y una discusión más detallada sobre el ruido y el alias que lo que he citado anteriormente. La conclusión parece ser que, si bien puede emitir algunos ultrasonidos, según el hardware, es posible que no obtenga exactamente la frecuencia que deseaba/programaba y la salida puede ser muy ruidosa en algunos casos, incluido el ruido audible.

Entonces, para 22-25kHz (que se consideran frecuencias ultrasónicas bajas) parece funcionar lo suficientemente bien (como lo suficientemente alto) para la mayoría de las máquinas/altavoces que puede encontrar, aunque posiblemente con artefactos audibles en algunas configuraciones. Para frecuencias ultrasónicas más altas, quién sabe... Los datos de la computadora portátil T400 sugieren que es poco probable que funcione bien/lo suficientemente alto a más de 25 kHz, pero no pude encontrar un estudio que pruebe más máquinas. También encontré otro papel de sonda ultrasónica que usaba 40 kHz como frecuencia elegida; si bien utilizó hardware de tarjeta de sonido normal de 96 kHz, optó por un altavoz piezoeléctrico ultrasónico especializado (el 400ST ) en esta frecuencia; Supongo que no se habrían molestado en eso si los parlantes de computadora comunes y corrientes fueran lo suficientemente confiables / fuertes en esta frecuencia.

Obviamente, la distancia por encima del rango audible varía según el modelo de altavoz, pero la respuesta general es SÍ.

Lectura adicional (búsqueda en Google):

• Redes acústicas encubiertas

Puede hacerlo utilizando un sistema de audio web desde el navegador de su dispositivo móvil en directo.

Para eso puedes usar un micrófono similar al sistema móvil incorporado. Por qué el micrófono es un micrófono del lado del receptor y actúa como un altavoz del lado opuesto, lo cual es bueno para el ultrasonido.

Por cierto tienes que quitar el filtro del directo de tu sistema de audio web para usar ultra sonido.