hifi.slovanet.sk

[merhaut]

Není to sice mýtus, je to pravda, ale pastnu tento článek Jiřího Burdycha i sem. Je z http://www.dxradio.cz/jidxc/20khz.htm.

Lidský sluch, aneb rozepře okolo 20kHz

Neslyšíme, ale vnímáme...

Všeobecně se soudí, že lidský sluch není schopen rozpoznat zvuky v oblasti frekvencí nad 20 000 Hz. Nevyřešená je však otázka, zda přítomnost těchto "neslyšitelných" vysokofrekvenčních složek může mít vliv na akustickém vnímání zvuků pod touto hranicí!

Problém nabyl důležitosti zejména v souvislosti s vývojem záznamových médií s vysokou hustotou informací, jako jsou DVD-Audio a SACD se schopností záznamu frekvencí až 100kHz. Pod vedením T.Ooahashiho se touto problematikou zabývali neurologové deseti japonských univerzit a výzkumných ústavů. Své výsledky publikovali v Journal of Neurophysiology a na konferenci AES v roce 2000 v preprintu "Vysokofrekvenční zvuk nad slyšitelným pásmem působí na elektrickou aktivitu mozku."

Ve své studii použili měření mozkových reakcí, která dokázala, že zvuky obsahující vysokofrekvenční složky významně ovlivňují mozkovou aktivitu posluchačů. Jako zdroj zvuku sloužila hudba z ostrova Bali, která je na vysokofrekvenční složky extrémně bohatá.
Tento zdroj zvuku rozdělili na dvě pásma. Pod a nad frekvenci 22kHz. Jako známky nervové aktivity posluchačů vystavených různým kombinacím obou zvukových pásem sloužila elekrická aktivita a krevní tok v mozku. Nikdo z posluchačů nebyl schopen rozpoznat pásmo nad 22kHz jako zvuk.

Nicméně záznam EEG dokázal statisticky významná zvětšení elektrické aktivity mozku během působení obou kombinovaných pásem, k čemuž však nedocházelo, když bylo horní pásmo odfiltrováno. Ke zvýšení aktivity nedošlo ani v případě samostatného působení horního pásma. Současná měření EEG a tomografem dokázala, že oba výsledky spolu úzce souvisí. Psychologická měření ukázala, že zvuk obsahující obě pásma vyvolává u posluchačů příjemnější pocity než stejný zvuk bez horního pásma.

To všechno naznačilo existenci dříve neuznávané odezvy na složitý zvuk s obsahem vysokých frekvencí nad slyšitelným pásmem. Jev nazvali autoři "hypersonický efekt."

Poznatek japonských neurochirurgů a Boykova měření podporují tedy účelnost zavádění nových digitálních médií SACD a DVD Audio. Hypersonický efekt může také vysvětlovat, proč někteří posluchači dávají přednost jednobitovému kódování Direct Stream Digital systému SACD. Kvantizační šum signálu DSD nad 20kHz totiž velice rychle roste v důsledku typu jeho tvarování, neb nad 100kHz je odstup pouze 20dB.

A konečně lze vliv tohoto efektu přisoudit i poslechu analogové LP desky. Už v době před CD bylo známo, že drážka v černém vinylu signály s frekvencemi až 150kHz obsahuje, a přenosky, zejména typu MC, jsou tyto signály sto snímat.

Z hlediska nových poznatků neplatí ani tvrzení, že hudební nástroje produkují nad 20kHz bezvýznamné složky signálu, založené patrně na práci W.B. Snowa v laboratořích Bell Telephone. Na základě zjištění, že odfiltrování složek nad 13kHz změnilo zabarvení zvuku některých nástrojů, předpokládal Snow rozsah jejich spektra do 15kHz, což tehdy, v třicátých létech, odpovídalo rozsahu použitého reprodukčního zařízení. Podle J.Boyka (1997; www.ccocaltech.edu/~boyk) nejsou
tyto předpoklady správné. Jeho měření dokázala, že alespoň jeden člen každé nástrojové skupiny vyzařuje zvuk s dostatečnou energií i nad 40kHz a spektrální složení některých nástrojů dosahuje až k 102,4kHz!
Kde považte navíc tato frekvence byla horní hranicí měřícího zařízení!
Například trubka má harmonické až do 80kHz, housle a hoboj nad 40kHz, přičemž 40% jeho akustické energie vzniká nad 20kHz.

Jiří Burdych

Tento text byl součástí přílohy magazínu Audio 2/2002. Jelikož nebyl uveřejněn přímo v časopise
samotném a o jeho atraktivnosti nemůže být pochyb, nabízím jej tímto v plném znění k dispozci...

Petr Kružík

[coffee]

...

[velky bobo]

Hudba z ostrova Bali by ve mně nepochybně vyvolala silnou emocionální reakci doprovázenou i reakcí motorickou, totiž okamžitým útěkem.

A pokud jde o ty experimenty s filtrováním, nehodlám je zpochybňovat, nicméně by mne velmi zajímalo, jakým způsobem lze přimět zvuky z pásma nad 25 kHz, aby prolezly z drátů do ucha (když vynechám možnost zasunutí drátů přímo do ucha). Snad se to nakonec v těch materiálech AES pokusím vyhledat...

Co je fascinující - spektrum některých nástrojů sahá až k 102,4 kHz - a na 102,5 už zřejmě ani ťuk ... A taky bych si dovolil silně pochybovat o tom, že by nadpoloviční většina akustického výkonu hoboje ležela nad 20 kHz ... atd. atd. Ale vážně, dá se matematicky dokázat, že spektrum jakéhokoli signálu, který je časově omezený, tj. netrvá věčně, sahá až do nekonečna. Což souvisí mimo jiné s tím, že žádné spektrum reálně neexistuje, je to jen určitý způsob popisu signálu s použitím jistým matematických triků. Tyhle úvahy o tom odkud kam co sahá jsou tudíž z principu pochybené.

[opa]

Velky bobo:

S tvým příspěvkem v drtivé většině souhlasím. Ale dovolím si zaprotestovast proti jednomu, řekněme zlozvyku, který pozoruji nikoliv poprvé. Máš nad námi velkou převahu ve znalosti matematiky a fyziky, která souvisí s věcmi, které nás zajímají. Stejně dobře ovládáš a ku prospěchu všech používáš i praktické aplikace, které z této matematiky vycházejí. Velmi dobře víš, jaké jsou mezi těmito kategoriemi hranice. Ale občas buďto ze žertu nebo z jakéhosi nadhledu zamícháš do praktických aplikací tu teorii způsobem, který může někomu docela poplést hlavu. Tvrzení o nekonečném spektru časově omezeného signálu je teoreticky naprosto správné a nezpochybnitelné. Ale pro toho, kdo nezná onu teorii tak dobře, jako Ty, z toho mohou vyplynout zcela nesprávné závěry. Když se rozhodneš dělat osvětu a řekneš A, mělo by následovat i B, ve kterém vysvětlíš, jak velký je praktický důsledek oné teoreticky správné poučky.

[Acon]

každý "ušiar" potvrdí, že mozog človeka hluchého ako poleno, reaguje na zvuky. Ten hluchý si to neuvedomuje ako zvuk, iba vie, že sa niečo deje. Myslím, že u ľudí, ktorí normálne počujú, sa to isté deje pri zvukoch pod, alebo nad prahom počuteľnosti. Ten článok dokážem rešpektovať.

[velky bobo]

[merhaut]

Takže jinými slovy, poznáme ochlupený zvuk od vyholeného. Je tak?

[velky bobo]

[opa]

Velky bobo:
Tak to jo, tomuhle už rozumím. Já měl hlavně na mysli zpochybňování spektrální analýzy, pokud neanalyzuji nekonečně dlouhý úsek. Jak z praxe víme, stačí i poměrně krátký záznam pro velmi podrobné zobrazení jeho spektrálního průběhu.

[PMA]

[velky bobo]

Jéžišmarjá. Jéžišmarjá. Pokud to nevíte, tak existuje cosi jako "relace neurčitosti" - mimochodem velmi podobná tomu, co je běžně známo v kvantové mechanice (a souvisí to s podobností některých matematických principů). "Spektrální rozlišovací schopnost" je přímo úměrná délce časového intervalu, pro který se analýza provádí. Mohu klidně analyzovat akustický signál po dobu jedné mikrosekundy, rozlišovací schopnost ovšem bude jeden megahertz a tím pádem se ani nedovím, zdali to, co jsem analyzoval, byl vůbec akustický signál. A podobně. Konkrétně u diskrétní Fourierovy transformace, jejíž jednou z možných implementací je FFT, se to projeví tak, že jednotlivé "spektrální" složky mají rozteč nepřímo úměrnou délce vzorkovací sekvence. PMA určitě zná i příslušný vzorec.

[Kuba4]

Takže sekunda nám stačí.

[velky bobo]

Obvykle trochu víc - pro podrobnější analýzu v audio je běžná délka sekvence 64 ksamplů (přesně 65536), což při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz dělá cca 1,5 s. Záleží na tom, zdali jde o rychlost nebo o detaily, na to není žádný univerzální recept. Já pro rychlé sledování v reálném čase používám obvykle sekvence 8 nebo 16 k, podle toho, ve kterém programu to dělám. Rozlišení ve frekvenční oblasti závisí taky na tom, jaké se použije váhovací okno atd.

[opa]

Výborně, udělali jste mi radost. Rád se zúčastním úvah, pro které účely stačí vteřina a kdy by bylo zapotřebí např. 10 sec. Hlavně, že jsme se shodli, že v reálné technické praxi to není nekonečno.

Teď už se můžu přiznat, že pro maximální potlačení šumu průměrováním měřím někdy třeba až minutu.

[charonme]

nepostrehol som akym sposobom zarucili, ze zaznamenany efekt vysokofrekvencnych zvukov nebol sposobeny ovplyvnenim elektroniky a mechanizmov EEGrafu

[Skipy]

[danhard]

Kdyz on Jirka Burdych ten puvodni pramen tak trosku prekoutil
http://www.its.caltech.edu/~boyk/spectra/spectra.htm

[hoprrr]

Kdyz sedim v hospode,hraje tam hudba a jako clovek zvidavi jsem okusil marih....,musim rict ze slysite to co v te hudbe normalne neslysite ,ze by to bylo tech 20khz tot otazka.

[PMA]

Nejde o caltech, ale o tento pramen:

http://www.arraytherapeutic.com/library/articles/JN83-6-3548.pdf

v htm:

http://jn.physiology.org/cgi/content/full/83/6/3548

[danhard]

"Například trubka má harmonické až do 80kHz, housle a hoboj nad 40kHz, přičemž 40% jeho akustické energie vzniká nad 20kHz."

Z teto vety bych predpokladal, ze hoboj ma vyznamnou cast akusticke energie (40%) nad 20kHz, coz je nesmysl.
Bohuzel tuto informaci z clanku Jirky Burdycha tupe prevzali i jini autori demagogickych clanku.