コンピューターのスピーカーは超音波を発することができますか？

コンピューターのスピーカーは超音波を発することができますか？コンピューターのスピーカーが生成できる最大周波数はいくつですか？

一般に、はい（理論と実験の両方で確認されています）が、周波数を下げることができるほど効果的ではありません。

主な要因は3つあります。

1）ソースのDACおよび関連するアンチエイリアシングフィルターによって生成できる最大周波数。これは通常、効果的なサンプルレートのナイキスト周波数より少し低く、どの程度までフィルターの鋭さに依存します。複数のサンプルレートを中心とするスプリアス出力も存在する可能性がありますが、これらは通常意図的に抑制されています（ほとんどの最新のDACの場合、実際の変換サンプルレートは入力の数倍です）。 その可能性を解き放つフィルターを備えて設計された96 Kspsシステムがない場合（より標準的な96 Kspsのデータレートではなく、48 Ksps向けに設計されたエイリアスフィルターではありません）、これがおそらく主要な制限になります。

2）パワーアンプを通過する最大周波数。従来のアナログ設計では、これは鋭い限界よりもロールオフの方が多くなります。ただし、「クラスD」アンプまたはデジタル処理を備えたものは、独自のサンプリング効果を導入し、それらをシールドする独自の厳密なフィルターを備えている場合があります。

3）実際のトランスデューサ応答、およびある程度はその音響環境。通常の可動コイルミッドレンジスピーカーは、人間の可聴範囲の上限まで設計されていませんが、通常、それ以上の出力も生成します。対照的に、さまざまなサイズのピエゾトランスデューサーは、高い周波数で共振ピークを持ち、実際には、低い周波数よりも多くの電力を生成します。

一般的なコメントとして、コンシューマーオーディオコンポーネントを使用して低超音波で再生することを計画している場合、最も一般的なコンデンサーマイクは実質的に15〜20 KHzでロールオフするため、送信側よりも受信側の方が課題になる可能性があります（ただし、小さいもののいくつかはより高く機能します）。対照的に、アナログ出力シリコンMEMSセンサーは、多くの場合、はるかに高い周波数に適しているため、バット検出器の適応外で使用されています。これらはスマートフォンの標準であり、アンチエイリアシングフィルターによって課せられる制限まで聞こえるようです。

いいえ。独自の電源とアンプを備えた「アクティブ」スピーカーには、通常22kHz以上でロールオフするフィルターが内蔵されています。それらは超音波を発することができるように設計されていません、そしてフィルタリングは他のソースから誘導されたノイズを取り除くためにそこにあります。

あなたは小さなパッシブスピーカーから非常に弱い超音波を得ることができるかもしれませんが、再びそれはオーディオより上の周波数のために設計されていません。

試してみるのが一番です。私は2度、90年代に1度、当時の原始的な磁気「PCスピーカー」で、2回目はラップトップに組み込まれたローエンドスピーカーで2回行いました。2人が並んで聞いており、1人が完璧な静寂を聞き、もう1人が耐えられないほど大きな高音を聞くとき、それは非常にエキサイティングな体験です。

私を驚かせたいくつかの発見：

• 10代の若者の間でも、しきい値の頻度のばらつきは非常に大きくなります。自分自身を聴覚障害者とは考えていない人は、通常、10KHz、14KHz、16KHzなどのしきい値を持っていますが、それを超えることはめったにありません。
• しきい値は通常、教科書の制限である20 KHzよりもはるかに低くなっています。
• 基準が重要です。継続的な音を見つけることができることは、音のオン/オフを検出できることよりも困難です。しかし、これはあなたがあなたの敷居に非常に近い場合にのみ重要です。
• 波形が重要です（少し）。
• 穏やかなバックグラウンドノイズでさえ問題になります（少し）。
• そうは言っても、上限しきい値は下限しきい値よりもはるかに適切に定義されています。つまり、音の範囲の上に静寂があり、音の範囲の下に振動があります。これは十分に若くて健康な人に当てはまります。

見て（聞いて）わかるように、「超音波」は非常に主観的な概念であり、最も安価な汎用スピーカーでも発することができます。

Ben Voigtの提案を検索して見つけた、具体的な数値が記載された1つの論文から、画像はかなり複雑です。最近のサウンドカードのDACは[96 kHzサンプリングで] 96 kHzを出力する可能性がありますが、平均的なラップトップスピーカーが認識できる音量で25 kHzをはるかに超えないように息を止めないでください（つまり、超音波を使用している場合でも、対応マイク）。

このT400ラップトップには「Intel Corporation 82801I（ICH9 Family）HD Audio Controller」があり、さらに

Conexant 20585オーディオコーデック（192 kHz DAC / 96 kHz ADC）を搭載したLenovo T410ラップトップで以前に実行されたテストは、非常に類似した結果を示しています。

しかし、これらはコンピューター（スピーカー）モデルのほんの一部です。

秘密通信にスピーカーで生成された超音波を使用する以外に、別の興味深いアプリケーションは超音波ソナーです。これは、ユーザーがコンピューターの前にいるかどうか（反射超音波の違いを利用するかどうか）をテストするために使用されます。この後者のトピックに関する博士論文 は、22 kHzの正弦波信号の放出/受信用に数千のユーザーマシンをサンプリングしたため、ここでの質問にとってより興味深いものです。この場合、録音はユーザーが持っていたマイクを使って行われたため、この22kHzトーンの放出に関する限り、これらの数値は控えめです。

論文にはホワイトノイズのグラフもあります（複数の周波数を測定できます）が、エイリアシングによってそのようにして得られた結果には自信がありません。

超音波を使用して、三辺測量によって屋内の位置の変化を検出することを目的として、同じ問題の低超音波周波数生成が携帯電話のスピーカーで研究されました。興味深い点の1つは、ハードウェアによっては、超音波の周波数を大きくしすぎると、携帯電話のスピーカーが正しく動作しなくなる（エイリアシングの原因となる）ことです。

音量の設定が高すぎると、携帯電話は、信号の1つを生成しようとするときに、可聴範囲内の広範囲の周波数で大量のノイズを生成します。iPhoneの場合、これは21.5および22 KHzでのみ発生しますが、HeroおよびNavigatorの場合、テストされたすべての周波数で発生します。HTC G1だけがこの問題の影響をほとんど受けないように見えました。音量を下げると、この問題は消え、ある時点で消えます。たとえば、HTC Heroの場合、これは最大デバイスボリュームで約80％のファイルボリュームで発生します。iPhoneで21.5および22 KHzのノイズは完全に約20％のファイルボリュームとデバイスボリューム最大-2で消えます。

この紙には、これらの電話用のスプレクトグラムもいくつかあり（電話ごとに1つのグラフがあるため、ここでは再現しません。）、ノイズとエイリアシングについては、上記で引用したものよりも詳しく説明しています。結論としては、ハードウェアによっては超音波を放射できるものの、希望/プログラミングした周波数が正確に得られず、場合によっては、可聴ノイズを含めて出力が非常にうるさくなることがあります。

したがって、22-25kHz（これは低超音波周波数と見なされます）の場合、ほとんどのマシン/スピーカーで十分機能するように見えます（ただし、一部のセットアップでは可聴アーティファクトがある場合があります）。T400ラップトップのデータでは、25 kHzより高い周波数では十分に機能しない可能性が高いことが示されていますが、より多くのマシンをサンプリングする研究は見つかりませんでした。また、選択した周波数として40kHzを使用する別の超音波ソナーペーパーを見つけました。通常の96 kHzサウンドカードハードウェアを使用していましたが、この周波数で専用の超音波ピエゾスピーカー（400ST）を使用しました。私の推測では、普通のコンピューターのスピーカーがこの周波数で十分に信頼できる/大きな音であったとしても、彼らはそれを気にしなかったでしょう。

明らかに、可聴範囲をどれだけ上回るかはスピーカーモデルによって異なりますが、一般的な答えは「はい」です。

さらに読む（グーグル検索）：

• 隠れた音響ネットワーク

ライブでモバイルブラウザーからWebオーディオシステムを使用して実行できます。

そのためには、組み込みのモバイルシステムに似たマイクを使用できます。なぜマイクはレシーバー側からのマイクであり、反対側からのスピーカーとして機能し、超音波に適しています。

ちなみに、ウルトラサウンドを使用するには、Webオーディオシステムのライブからフィルターを削除する必要があります。