Les haut-parleurs d'ordinateur peuvent-ils émettre des ultrasons?

Les haut-parleurs d'ordinateur peuvent-ils émettre des ultrasons? Quelle est la fréquence maximale que les haut-parleurs d'ordinateur peuvent produire?

En général, oui (confirmé par la théorie et l'expérience), mais probablement pas aussi efficacement qu'ils peuvent abaisser les fréquences.

Il y a trois facteurs principaux:

1) La fréquence maximale pouvant être produite par le DAC de votre source et les filtres anti-aliasing associés. C'est généralement un peu en dessous de la fréquence de Nyquist pour votre taux d'échantillonnage effectif, dans quelle mesure dépendra de la netteté des filtres. Il peut également y avoir des sorties parasites centrées sur des multiples de la fréquence d'échantillonnage, mais celles-ci sont généralement intentionnellement supprimées (et pour la plupart des DAC modernes, la fréquence d'échantillonnage de conversion réelle est plusieurs fois celle d'entrée). À moins que vous n'ayez un système 96 Ksps qui est conçu avec des filtres pour débloquer ce potentiel (plutôt que le débit de données 96 Ksps plus standard mais des filtres d'aliasing toujours conçus pour un 48 Ksps), cela va probablement être votre principale limite.

2) La fréquence maximale qui traverse l'amplificateur de puissance. Pour une conception analogique traditionnelle, ce sera plus un rolloff qu'une limite précise. Cependant, un amplificateur de "classe D" ou quelque chose avec un traitement numérique peut introduire ses propres effets d'échantillonnage et avoir ses propres filtres stricts pour les protéger.

3) La réponse réelle du transducteur et, dans une certaine mesure, son environnement acoustique. Les haut-parleurs de médium à bobine mobile normaux ne sont pas conçus pour le haut de la gamme de l'audition humaine, mais ils produisent généralement toujours une sortie même au-delà. En revanche, les transducteurs piézoélectriques de différentes tailles pourraient avoir des pics résonants aux hautes fréquences et y produire en fait plus de puissance qu'aux basses.

En règle générale, si vous prévoyez de jouer avec des ultrasons faibles en utilisant des composants audio grand public, votre défi peut être plus du côté de la réception que de celui de l'envoi, car les microphones à condensateur les plus courants diminuent sensiblement entre 15 et 20 kHz (bien que quelques-uns des plus petits travaillent plus haut). En revanche, les capteurs MEMS en silicium à sortie analogique sont souvent bons à des fréquences beaucoup plus élevées, étant utilisés hors AMM dans les détecteurs de chauves-souris. Ceux-ci sont standard dans les smartphones, qui semblent entendre jusqu'à la limite imposée par leurs filtres anti-aliasing.

Non. Les haut-parleurs "actifs" avec leur propre alimentation et amplificateur auront généralement des filtres qui roulent au-dessus de 22 kHz. Ils ne sont pas conçus pour être capables d'émettre des ultrasons, et le filtrage est là pour éliminer le bruit induit d'autres sources.

Vous pouvez peut-être obtenir des ultrasons très faibles avec un petit haut-parleur passif, mais là encore, il n'est pas conçu pour les fréquences supérieures à l'audio.

Il vaut mieux essayer. Je l'ai fait deux fois, une fois dans les années 90, avec le "haut-parleur PC" magnétique primitif de l'époque, une deuxième fois plus récemment avec des haut-parleurs bas de gamme intégrés dans un ordinateur portable. C'est une expérience assez excitante lorsque deux personnes écoutent côte à côte et que l'une entend le silence parfait, tandis que l'autre entend un bruit de hauteur élevée insupportable.

Quelques découvertes qui m'ont surpris:

• Même chez les adolescents, la variance des fréquences de seuil est énorme. Les personnes qui ne se considèrent pas comme malentendantes ont généralement des seuils tels que 10 KHz, 14 KHz, 16 KHz, rarement beaucoup plus.
• Les seuils sont généralement bien inférieurs à la limite des manuels de 20 kHz.
• Les critères sont importants. Être capable de repérer un son continu est plus difficile que de détecter un son qui va et vient. Mais cela n'a d'importance que lorsque vous êtes très proche de votre seuil.
• La forme d'onde compte (un peu).
• Même un léger bruit de fond est important (un peu).
• Cela dit, le seuil supérieur est beaucoup mieux défini que le seuil inférieur. En d'autres termes, il y a du silence au-dessus de la plage sonore et des vibrations sous la plage sonore. Cela s'applique aux personnes assez jeunes et en bonne santé.

Comme vous pouvez le voir (euh, entendre), "l'échographie" est un concept très subjectif et même les enceintes polyvalentes les moins chères peuvent en émettre.

À partir d' un document qui avait des chiffres concrets, trouvé en recherchant ce que Ben Voigt a suggéré, l'image est assez mitigée. Alors que le DAC d'une carte son moderne peut bien émettre à 96 kHz [à un échantillonnage de 192 kHz], ne retenez pas votre souffle pour que les haut-parleurs moyens d'un ordinateur portable dépassent très largement les 25 kHz à un volume perceptible (par cela, même si vous utilisez une échographie). microphone compatible).

On nous dit que cet ordinateur portable T400 avait un "contrôleur audio HD Intel Corporation 82801I (famille ICH9)" et qu'en plus,

Des tests précédemment effectués avec un ordinateur portable Lenovo T410 doté du codec audio Conexant 20585 (avec DAC 192 kHz / CAN 96 kHz) ont montré des résultats très similaires.

Mais ce ne sont que quelques modèles d'ordinateurs (haut-parleurs).

En plus d'utiliser des ultrasons générés par des haut-parleurs pour des communications secrètes, une autre application intéressante est le sonar ultrasonique; ceci est utilisé pour tester si l'utilisateur se trouve (ou non) devant l'ordinateur [en exploitant les différences d'ultrasons réfléchis]. Une thèse de doctorat sur ce dernier sujet est plus intéressante pour notre question ici car elle a échantillonné quelques milliers de machines utilisateur pour l'émission / réception d'un signal sinusoïdal de 22 kHz; l'enregistrement a été fait dans ce cas avec le microphone de l'utilisateur, donc ces chiffres sont conservateurs en ce qui concerne uniquement l'émission de cette tonalité de 22 kHz.

La thèse a également un graphique pour le bruit blanc [qui peut mesurer plusieurs fréquences], mais l'auteur dit qu'il n'est pas très confiant dans les résultats obtenus de cette façon en raison de l'aliasing.

Le même problème de génération de basses fréquences ultrasoniques a été étudié pour les haut-parleurs de téléphones portables dans le but d'utiliser des ultrasons pour détecter les changements de positionnement en intérieur via la trilatération. Un élément intéressant est que, selon le matériel, les haut-parleurs du téléphone mobile peuvent se comporter mal (provoquer un alias) si vous essayez d'émettre des fréquences ultrasoniques trop fort:

Si le volume est réglé trop haut, les téléphones mobiles généreront beaucoup de bruit dans une large gamme de fréquences dans la gamme audible lors de la tentative de génération de l'un des signaux. Pour l'iPhone, cela ne se produit qu'avec 21,5 et 22 kHz, mais pour Hero et Navigator, cela se produit à toutes les fréquences testées. Seul le HTC G1 semble être presque complètement immunisé contre ce problème. Lorsque le volume diminue, ce problème s'estompe et disparaît à un moment donné. Par exemple, avec HTC Hero, cela se produit à environ 80% du volume de fichier au volume maximal de l'appareil. Avec l'iPhone, le bruit à 21,5 et 22 kHz disparaît complètement autour de 20% du volume de fichier et du volume de l'appareil maximum - 2.

Le document contient également des sprectrogrammes pour ces téléphones (que je ne reproduirai pas ici car ils ont un graphique par téléphone) et une discussion plus détaillée du bruit et du pseudonyme que ce que j'ai cité ci-dessus. L'essentiel semble être que, bien que vous puissiez émettre des ultrasons, selon le matériel, vous n'obtiendrez peut-être pas exactement la fréquence souhaitée / programmée et la sortie peut être très bruyante dans certains cas, y compris le bruit audible.

Donc, pour 22-25 kHz (qui sont considérés comme de basses fréquences ultrasoniques), cela semble fonctionner assez bien (comme assez fort) pour la majorité des machines / haut-parleurs que vous pouvez trouver là-bas, bien que possiblement avec des artefacts audibles sur certaines configurations. Pour les fréquences ultrasoniques plus élevées, qui sait ... Les données de l'ordinateur portable T400 suggèrent qu'il est peu probable qu'il fonctionne bien / assez fort à plus de 25 kHz, mais je n'ai pas pu trouver d'étude sur plus de machines. J'ai également trouvé un autre papier sonar à ultrasons qui utilisait 40 kHz comme fréquence choisie; alors qu'il utilisait du matériel de carte son ordinaire à 96 kHz, il a opté pour un haut-parleur piézo-ultrasonique spécialisé (le 400ST ) à cette fréquence; je suppose qu'ils n'auraient pas pris la peine de le faire si les haut-parleurs d'ordinateur courants étaient fiables / assez forts à cette fréquence.

Évidemment, la distance au-dessus de la plage audible varie selon le modèle d'enceinte, mais la réponse générale est OUI.

Lectures complémentaires (recherche google):

• Réseaux acoustiques clandestins

Vous pouvez le faire en utilisant un système audio Web à partir de votre navigateur mobile en allant en direct.

Pour cela, vous pouvez utiliser un microphone similaire au système mobile intégré. Pourquoi le microphone, c'est un micro du côté du récepteur et il agit comme un haut-parleur du côté opposé, ce qui est bon pour les ultrasons.

Au fait, vous devez supprimer le filtre du live de votre système audio Web pour utiliser le son ultra.