Können Computerlautsprecher Ultraschall aussenden?

Im Allgemeinen ja (bestätigt durch Theorie und Experiment), obwohl sie wahrscheinlich nicht so effektiv sind, wie sie Frequenzen senken können.

Es gibt drei Hauptfaktoren:

1) Die maximale Frequenz, die vom DAC Ihrer Quelle und den zugehörigen Anti-Aliasing-Filtern erzeugt werden kann. Dies liegt normalerweise etwas unter der Nyquist-Frequenz für Ihre effektive Abtastrate, wie weit dies von der Schärfe der Filter abhängt. Es kann auch störende Ausgaben geben, die sich auf ein Vielfaches der Abtastrate konzentrieren, aber diese werden normalerweise absichtlich unterdrückt (und bei den meisten modernen DACs ist die tatsächliche Umwandlungsabtastrate ein Vielfaches der Eingangsabtastrate). Wenn Sie kein 96-Ksps-System haben, das mit Filtern ausgestattet ist, um dieses Potenzial freizusetzen (anstelle der standardmäßigeren 96-Ksps-Datenrate, aber Aliasing-Filter, die immer noch für ein 48-Ksps-System ausgelegt sind), wird dies wahrscheinlich Ihre primäre Grenze sein.

2) Die maximale Frequenz, die durch den Leistungsverstärker geht. Für ein traditionelles analoges Design ist dies eher ein Abfall als eine scharfe Grenze. Ein "Class D"-Verstärker oder etwas mit digitaler Verarbeitung kann jedoch seine eigenen Sampling-Effekte einführen und seine eigenen strengen Filter haben, um diese abzuschirmen.

3) Die tatsächliche Wandlerantwort und bis zu einem gewissen Grad seine akustische Umgebung. Normale Moving-Coil-Mitteltöner sind nicht einmal für den oberen Bereich des menschlichen Hörbereichs ausgelegt, aber sie produzieren normalerweise auch darüber hinaus noch eine gewisse Leistung. Im Gegensatz dazu könnten Piezowandler unterschiedlicher Größe bei hohen Frequenzen Resonanzspitzen haben und dort tatsächlich mehr Leistung erzeugen als bei niedrigeren.

Als allgemeine Bemerkung gilt: Wenn Sie vorhaben, mit Consumer-Audiokomponenten mit niedrigem Ultraschall zu spielen, liegt Ihre Herausforderung möglicherweise eher auf der Empfangsseite als auf der Sendeseite, da die gängigsten Kondensatormikrofone im Wesentlichen zwischen 15 und 20 kHz abfallen (obwohl einige der kleineren arbeiten höher). Im Gegensatz dazu sind Silizium-MEMS-Sensoren mit analogem Ausgang oft gut für viel höhere Frequenzen und werden off-label in Fledermausdetektoren verwendet. Diese sind Standard in Smartphones, die bis an die Grenze ihrer Anti-Aliasing-Filter zu hören scheinen.

Nein. "Aktive" Lautsprecher mit eigener Stromversorgung und eigenem Verstärker haben normalerweise Filter, die oberhalb von 22 kHz abfallen. Sie sind nicht dafür ausgelegt, Ultraschall zu emittieren, und die Filterung dient dazu, induziertes Rauschen von anderen Quellen zu eliminieren.

Sie können möglicherweise sehr schwachen Ultraschall aus einem kleinen passiven Lautsprecher herausholen, aber auch dieser ist nicht für Frequenzen über Audio ausgelegt.

Am besten probiert man es aus. Ich habe es zweimal getan, einmal in den Neunzigern, mit den primitiven magnetischen "PC-Lautsprechern" der Ära, das zweite Mal in jüngerer Zeit mit in einen Laptop eingebetteten Low-End-Lautsprechern. Es ist ein ziemlich aufregendes Erlebnis, wenn zwei Personen nebeneinander zuhören und der eine die perfekte Stille hört, während der andere ein unerträglich lautes, hohes Rauschen hört.

Einige Ergebnisse, die mich überrascht haben:

• Selbst bei Teenagern ist die Varianz der Schwellenfrequenzen enorm. Menschen, die sich selbst nicht als hörgeschädigt betrachten, haben typischerweise Schwellenwerte wie 10 KHz, 14 KHz, 16 KHz, selten viel mehr.
• Die Schwellenwerte sind im Allgemeinen viel niedriger als die Lehrbuchgrenze von 20 KHz.
• Kriterien sind wichtig. Es ist schwieriger, einen kontinuierlichen Ton zu erkennen, als einen Ton zu erkennen, der an und aus geht. Aber das spielt nur eine Rolle, wenn Sie sehr nahe an Ihrer Schwelle sind.
• Die Wellenform ist (ein wenig) wichtig.
• Sogar leichte Hintergrundgeräusche sind (ein wenig) von Bedeutung.
• Alles in allem ist die obere Schwelle viel besser definiert als die untere Schwelle. Mit anderen Worten, es gibt Stille oberhalb des Schallbereichs und Vibrationen unterhalb des Schallbereichs. Dies gilt für ausreichend junge, gesunde Menschen.

Wie Sie sehen (ähm, hören) können, ist "Ultraschall" ein sehr subjektives Konzept und selbst die billigsten Allzwecklautsprecher können es ausstrahlen.

Von einem Papier mit konkreten Zahlen, gefunden durch die Suche nach dem, was Ben Voigt vorgeschlagen hat, ist das Bild ziemlich gemischt. Während der DAC einer modernen Soundkarte durchaus 96 kHz [bei 192 kHz Abtastung] ausgeben kann, halten Sie nicht den Atem an, damit die durchschnittlichen Laptop-Lautsprecher bei einer erkennbaren Lautstärke sehr weit über 25 kHz gehen (was bedeutet, selbst wenn Sie ein Ultraschallgerät verwenden). fähiges Mikrofon).

Uns wurde gesagt, dass dieser T400-Laptop einen „Intel Corporation 82801I (ICH9 Family) HD Audio Controller“ hatte und dass zusätzlich

Zuvor durchgeführte Tests mit einem Lenovo T410 Laptop mit dem Audiocodec Conexant 20585 (mit 192 kHz DAC / 96 kHz ADC) haben sehr ähnliche Ergebnisse gezeigt.

Dies sind jedoch nur einige Computer-(Lautsprecher-)Modelle.

Neben der Verwendung von sprechergeneriertem Ultraschall für verdeckte Kommunikation ist eine weitere interessante Anwendung als Ultraschallsonar; dies wird verwendet, um zu testen, ob sich der Benutzer vor dem Computer befindet (oder nicht) [indem die Unterschiede im reflektierten Ultraschall ausgenutzt werden]. Eine Doktorarbeit zu diesem letzteren Thema ist für unsere Frage hier interessanter, weil sie ein paar tausend Benutzergeräte für die Emission / den Empfang eines 22-kHz-Sinuswellensignals abgetastet hat; Die Aufnahme wurde in diesem Fall mit einem beliebigen Mikrofon des Benutzers durchgeführt, daher sind diese Zahlen konservativ, soweit es nur die Emission dieses 22-kHz-Tons betrifft.

Die Dissertation enthält auch eine Grafik für weißes Rauschen [das mehrere Frequenzen messen kann], aber der Autor sagt, dass er aufgrund von Aliasing nicht sehr zuversichtlich in die auf diese Weise erzielten Ergebnisse ist.

Das gleiche Problem der Erzeugung niedriger Ultraschallfrequenzen wurde für Mobiltelefonlautsprecher mit der Absicht untersucht, mithilfe von Ultraschall Positionsänderungen in Innenräumen durch Trilateration zu erkennen. Ein interessanter Aspekt ist, dass sich Mobiltelefonlautsprecher je nach Hardware schlecht verhalten können (Aliasing verursachen), wenn Sie versuchen, einige Ultraschallfrequenzen zu laut zu emittieren:

Wenn die Lautstärke zu hoch eingestellt ist, erzeugen Mobiltelefone beim Versuch, eines der Signale zu erzeugen, viel Rauschen in einem breiten Frequenzbereich im hörbaren Bereich. Beim iPhone passiert das nur bei 21,5 und 22 KHz, aber bei Hero und Navigator passiert das bei allen getesteten Frequenzen. Nur das HTC G1 schien gegen dieses Problem fast vollständig immun zu sein. Wenn die Lautstärke verringert wird, verblasst dieses Problem und verschwindet irgendwann. Beim HTC Hero passiert dies beispielsweise bei ca. 80 % Dateivolumen bei maximaler Gerätelautstärke. Beim iPhone verschwindet das Rauschen bei 21,5 und 22 KHz vollständig um 20 % Dateivolumen und Gerätelautstärke maximal - 2.

Das Papier enthält auch einige Spektrogramme für diese Telefone (die ich hier nicht wiedergeben werde, da sie ein Diagramm pro Telefon haben.) und eine detailliertere Diskussion über Rauschen und Aliasing als das, was ich oben zitiert habe. Das Fazit scheint zu sein, dass Sie zwar etwas Ultraschall aussenden können, je nach Hardware jedoch möglicherweise nicht genau die gewünschte / programmierte Frequenz erhalten und die Ausgabe in einigen Fällen sehr laut sein kann, einschließlich hörbarer Geräusche.

Für 22-25 kHz (die als niedrige Ultraschallfrequenzen gelten) scheint es für die meisten Maschinen / Lautsprecher, die Sie dort herausfinden können, gut genug zu funktionieren (wie laut genug), obwohl es bei einigen Setups möglicherweise zu hörbaren Artefakten kommt. Für höhere Ultraschallfrequenzen, wer weiß ... Die Daten des T400-Laptops deuten darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, dass es höher als 25 kHz gut / laut genug funktioniert, aber ich konnte keine Studie finden, die mehr Maschinen untersucht. Ich habe auch ein anderes Ultraschallsonarpapier gefunden, das 40 kHz als gewählte Frequenz verwendet; Während es normale 96-kHz-Soundkartenhardware verwendete, entschied es sich für einen spezialisierten Ultraschall-Piezo-Lautsprecher (den 400ST ) bei dieser Frequenz; Ich vermute, dass sie sich nicht darum gekümmert hätten, wenn gewöhnliche Computerlautsprecher bei dieser Frequenz zuverlässig/laut genug wären.

Offensichtlich variiert die Höhe über dem hörbaren Bereich je nach Lautsprechermodell, aber die allgemeine Antwort lautet JA.

Weiterführende Literatur (Google-Suche):

• Verdeckte akustische Vernetzung

Sie können dies tun, indem Sie ein Web-Audiosystem von Ihrem mobilen Browser aus verwenden, indem Sie live gehen.

Dafür können Sie ein Mikrofon ähnlich dem eingebauten mobilen System verwenden. Warum Mikrofon, es ist ein Mikrofoneingang von der Empfängerseite und es fungiert als Lautsprecher von der gegenüberliegenden Seite, was gut für Ultraschall ist.

Übrigens müssen Sie den Live-Filter Ihres Web-Audiosystems entfernen, um Ultra-Sound zu verwenden.