Předmluva

Často si odborníci i veřejnost klade otázku, jak je to vlastně s infrazvukem a ultrazvukem. Převážně panuje názor, že obě oblasti nás nemusejí zajímat, neboť slyšíme pouze zvuk, který je v akustickém pásmu. Mnozí se podivují, že živý koncert skýtá naprosto jedinečný zážitek, kdežto jeho záznam je poněkud ochuzen.

Celá problematika sahá do samotných počátku přenosu, reprodukce a záznamu zvuku. První přístroje byly postaveny na bázi elektronek, později se přidaly první tranzistory, které vedly k integraci a vznikly první integrované části přístrojů.  Dlouhou dobu se jednalo o přístroje analogové, které postupně začaly doplňovat a později vytláčet přístroje digitální. Dnes máme signál i přístroje analogové i digitální.

Na problematiku šířky pásma mají jednoznačný názor převážně výrobci zesilovačů, kteří se jednoznačně omezili na akustické pásmo a vše ostatní popírají, stejně jak tranzistorový zvuk, který vzniká převážně v této oblasti. Jakékoliv rozšíření přenášeného pásma by výrobcům zesilovačů nabouralo zažité zvyklosti a mohlo přivodit mnohé komplikace, proto je často nezajímají ani fakta.

Jinak je tomu u Hi-Fistů, hudebníků a odborníku z oblasti věd lékařských, kteří nejenom slyší a vnímají odlišnosti akustického vjemu při přítomnosti infra a ultrazvuku, ale jsou schopni jeho vliv změřit a zadokumentovat.

Výrobci zesilovačů a diskuze na Audiowebu

Nejenom na serveru Audioweb, El Web a Hi-Fi Slovanet  se svého času v souvislosti s QQF-55 odehrávaly rozsáhle diskuse na téma frekvenčního rozsahu, vesměs nikdo nechápal, proč by měl slyšet či vnímat frekvence mimo akustické pásmo 20Hz÷16KHz.

"Odborná diskuze" započala, jak jinak než bez mého vědomí a nedržela se jen odborné roviny , ale často se pohybovala v osobní rovině, rovině urážek, ani po mém zapojení se do diskuze tomu nebylo často jinak.

Připadal jsem si jako DonKichot při boji s větrnými mlýny. Má maličkost na straně DonaKichota a na straně větrných mlýnů seskupení kolem výrobců zesilovačů zastávající názor, že nejlepším řešením Vf. stabilizace zesilovače je odfiltrováním složek nad akustickým pásmem, tedy úplným potlačením pásma nad 20KHz a pod. uvedu jen některé názory na potřebnou šířku přenášeného pásma.

• BV: ""Pak snad by Vás mohl přesvědčit jedině Bůh "
  Ten už tu bol , má pseudonym, pripomína to Cimermana . Alebo možno je to Batman, keď počúva aj na 240kHz (12x20kHz). Určite si sám vyrobil aj "stredovlnné" reproduktory. Ale vážne, proti tomuto je nutné nekompromisne vystupovať, inak za 20rokov budeme vedomosťami úplne v pr..li" 
• BV: "Pán Federeman, skúste odpovedať vecne k otázke, nech je to konečne jasné. Ako sa tie desiatky( nad 20-30kHz) až stovky kHz dostanú k "vnímavému " subjektu ak nie vzduchom ako zvuk. Vy poznáte reproduktor čo to prenesie? Alebo je to mimozmyslové vnímanie??"
• KarelXth: ""Já žasnu, slyšitelný rozsah kmitočtů už se posunul do AM pásma... Pane Federmanne, můžu se zeptat jaké výškové měniče má Vaše poslechová aparatura? " 
• KarelXth: "Pane Federmanne, mě zajímá jakým způsobem, za pomoci jakého běžně dostupného reproduktoru se ke mně dostane signál o kmitočtu 45kHz?  Podotýkám, že se nebavíme o nějakém laboratorním pokusu ve výzkumném ústavu"
• Kazzatel: "Proč zrovna " dvanáctou z 20 kHz ", Cimrmane ? Proč ne desátou nebo patnáctou ? Jaký na to máš zdůvodnění ? Ale ty si nějaký zdůvodnění najdeš, viď ?  Prdel je, že já tvýmu uvažování a zdůvodňování rozumím ( ač s ním většinou nesouhlasím ), ale ta celková logika a provázanost argumentů je strašná..."
• Frank: "Joo? Já někde slyšel, že barvu tónu určujou vyšší harmonický. Ale ty, co slyšíš. Nepřipadá Ti, že tu seš všem za debila?"
• Danhard: "Federmanne, mel byste se seznamit s masteringovym zpracovanim nahravek, tedy s tim co jeste muze lezt z te prenosky jako obraz puvodi nahravky, a co uz je jen generace sumoveho pozadi dana jen  pouzitym asfaltem. U CD je to celkem jasne."
• Sendy: "Pane Federmanne, vaše příspěvky mne donutily k tomu, abych se zde registroval a trochu uvedl na pravou míru matení, které provádíte."
• Sendy: "Myslím, že opravdu veškerá diskuze s panem F. je zbytečná.  Jeho vývody připomínají bohužel vtip o sovětském výzkumníkovi a bleše."

• Sendy: "Pane F., pokud se dovoláváte těch elektrostatů, uveďte někde jejich změřenou charakteristiku.  Nepamatuji, jestli byly v nějakých rádiích, 2 typy Tesla znám z televizorů. Abyste se náhodou neblamoval... "

Žádná snaha pochopit, jen stále vyvracet a přesvědčovat ...

Diskuze se nesly v duchu žádné snahy o pochopení, jen samé vyvracení a přesvědčování, anonymní diskutující často ani netušili o čem píši, kde nestačily argumenty, nastupovaly invektivy a urážky, které nehodlám citovat, takto byl vývoj diskuze komentován.

•  Ondra CH: "To není možné, sejdou se tady tři kapacity v oboru nf zesilovače,dokonce v mezinárodním obsazení a Vás prostě nepřesvědčí naprost nepopiralelnými argumenty. Ještě tady chybí pan Sýkora, Punčochář
  Pak snad by Vás mohl přesvědčit jedině Bůh )))))
  Mám zkušenosti se všemi zesilovači zmíněných pánů L.Malaníka, P. Dudka, p. Bunty jsou to opravdu mistři oboru...
  Nedovedu si představit, použít místo mích Pa zesilovačů PA1000MB,mimochodem z roku 1992 a SPD600 ten váš, u kterého se každou chvilku třesu, že mi odělá reprodoktory jejichš hodnota je v  řádu 1000,-kč a ta ostuda, když je najednou ticho................"

Jednoduchá zkouška, či důkaz

Na prokazatelnou změnu barvy tónu, kterou používám již od roku 1970, jako jednoduchý příklad k zjištění vnímání harmonických signálů nad akustickým pásmem, kde posluchač slyší sinusový průběh o frekvenci 15KHz a při změně průběhu na obdélníkový jasně rozpozná změnu barvy tónu, přičemž první vyšší harmonická je 45KHz, byly reakce následovné:

• KarelXth: "... Pokud tedy zůstaneme v rovině pokusů: Vy tvrdíte že tento experiment dokazuje vnímání kmitočtů okolo 45kHz. Je tedy něco poznat když připojíte tweeter ke generátoru a nastavíte na něm 45kHz?"
• Sendy: "Ještě jednou námitka : Takový test je v podstatě na kočku, vlivem nelinearit, interferencí s rušením a kdesčím může zesilovač produkovat všechno možné, co slyšitelně změní pozadí i v ak. pásmu. Doufám, že jse aspoň při přepnutí ze sinu na obdélník provedl nastavení úrovně tak, aby základní harmonická byla stejná."

Vyjímky

Našly se i výjimky, které si postupně připustily vliv kmitočtů nad akustickým pásmem:

• Halen: Vzdycky jsem si rikal, kdyz jsem obcas mel tu sanci slyset nazivo Vrchlabskej dixiland, proc je to z CD, ktery natocili, plossi, chudsi, tupy proti ty zivy produkci. Rikal jsem si blbe natoceny, mam blbej aparat apod, ale asi to bude jinak. Jsou to ty zatraceny vyssi harmonicky. Trosku jsem hledal na netu, nevedel jsem to, trubka konci s harmonickejma nekde u 80Khz, klarinet mozna jeste vejs. Navic maj ty harmonicky docela paru, u nekterych nastroju je 30-40% akusticky energie v oblasti nad 20Khz.
  Edit - tedy ne ze bych nevedel, ze harmonicky ovlivnujou barvu zvuku, ale netusil jsem ze muzou jit TAK VYSOKO !!
• Opamp: "Těch 240 kHz bych bral u slušně designovanýho mosfetovýho zesilovače jako standard. Mám ověřeno, že to není problém ani při plný úrovni. Ony ty rychlé zesilovače hrajou tak nějak líp..."

Grado, S-H810V a Filharmonie

Poté jsem začal postupně dokladovat zdroje signálu a reprosoustavy, které pracují daleko nad akustickým pásmem, neopomněl jsem ani 50let staré rádio Filharmonie, které mělo dva 100x60x13mm velké, výškové elektrostatické reproduktory pracující do 80KHz.

.

• Mates: "to už si ale fakt děláš prdel, ne?" " Opravdu jim věříš že to má nějakou rozumnou cháru až do těch 50K?"
• Kazzatel: "Vašku, Vašku... už přijímáš hru, ktrou ti Kusejr vnutil ?"
• Opamp: "Ne, to nemá cenu." " Ale ne, ty repráky znám, donedávna jsem je měl doma. cenu nemá další diskuse s Vámi."

.

Dobová barevná kinoreklama na Filharmonii.

Závěr k výrobcům zesilovačů

Faktem je, že jsem se náramně bavil a občas smíchy padal se židle, jak zarputile a tvrdošimě své postoje výrobci zesilovačů hájili, krok za krokem jsem ubíral na jejich jistotě až byli nuceni přiznat, že filtr na vstupu zesilovače nemá co dělat a je nutno přenášet pásmo daleko nad 150kHz.

Na straně druhé však nutno přiznat, že ani takto rozsáhlá diskuze podložená mnoha fakty, nevedla ke změně jejich názorů a postojů, které setrvaly v pozici, že na přenos postačí šířka pásma do 20÷30kHz a právě jejich topologie je ta správná a neomylná.

Odborníci a fakta

Podívejme se na věc zcela jiným pohledem, pomiňme Hi-Fisty, že slyší to co jiní neslyší, pomiňme i hudebníky a některé posluchače, kteří zastávají názor, že při reprodukci něco chybí. Dnes se za kvalitní považují CD záznamy, ale opak je pravdou. Digitální technika nám mnohé přinesla , ale taky něco odnesla.

Dynamika signálu 

Analogové signály měly často problémy se záznamem, který měl dynamiku větší jak 40dB, špičkové záznamy se však pohybovaly daleko přes 60dB a 80dB nebyly žádné výjimky.  16bit digitální záznam tuto hodnotu posunul až ke 100dB.

Frekvenční spektrum signálu

Analogové signály však neměly omezenou šířku přenášeného pásma, která mohla mít i přes 100kHz, často jsme ani netušili kam až sahá, útlum nás rovněž nezajímal, poněvadž se stále více měřil pouze v akustickém pásmu, či do -3dB, drážka v černém vinylu však obsahovala signály s frekvencemi až 150kHz!

Digitalizace signálu striktně postavila proti meznímu kmitočtu vzorkovací kmitočet, v jehož důsledku bylo nutno frekvence nad 20kHz odfiltrovat. Dnes se můžeme stále setkávat s analogovým signálem, nejenom při produkci živé hudby, ale setrvávají i analogové záznamy.

U digitálního signálu již striktně neplatí vzorkovací kmitočet 44 či 48kHz, ale moderní přístroje disponují vzorkovacím kmitočtem i 192kHz, lze již zaznamenat kmitočty až ke 100kHz, není daleko doba kdy se vzorkovací kmitočty přehoupnou přes 300kHz a digitální signál již nebude nikterak oproti analogovému ochuzen.

.

.

T. Ooahashiho

Japonský tým T. Ooahashiho, složen z deseti japonských univerzit a výzkumných ústavů, pracoval na vývoji nových digitálních standardů a zkoumal vliv vyšších harmonických na lidské smysly, následně neurologové publikovali výsledky v Journal of Neurophysiology a na konferenci AES v roce 2000.  Zpráva říká, že hudební signál, kterým byla hudba z ostrova Bali, neboť právě ta má značný podíl vyšších harmonických, byl rozdělen na dvě pásma, do 20kHz a nad 20kHz. Nikdo z posluchačů nebyl schopen samostatně rozpoznat signály nad 20kHz.

Byla zkoumána mozková reakce na takto rozdělený signál, výsledek jednoznačně prokázal, že pokud působí na lidské smysly samostatně pásmo nad 20kHz, mozek jej nechává bez povšimnutí, pokud působí samostatně pásmo do 20kHz EEG vykazuje jisté elektrické aktivity, které se velmi výrazně zvýší při působení obou frekvenčních pásem.

Psychologická měření zcela jednoznačně prokázala, že zvuk obsahující obě pásma vyvolává u posluchačů příjemnější pocity než stejný zvuk bez horního pásma.

James Boyk  

.

Hudební profesor James Boyk  se rovněž zabýval vyššími harmonickými. Přes omezení na 102,4kHz, které bylo zapříčiněno rozsahem použitých přístrojů,  jeho měření dokladují, že v každé skupině hudebních nástrojů je alespoň jeden, který svým frekvenčním rozsahem přesahuje právě tuto hranici 102,4kHz.

.

U některých nástrojů je výkon nad akustickým pásmem až neskutečný, největší podíl měly činely se svými 40% či Key jangling se svými 68%.

Závěr k odborníkům a celku

Závěrem nutno dodat, že frekvenční pásmo nad 20kHz ke 150 a více kHz (ultrazvuk), nelze odfiltrovat, potlačit, zkreslit či jinak znehodnotit bez ztráty věrnosti signálu, je nutno s tímto pásmem v celém elektroakustickém řetězci počítat.

Obdobně člověk vnímá i pásmo v oblasti infrazvuku, tedy pod 20Hz (4÷20Hz).

Zdroj: Audioweb, Caltech, Physiology, Array therapeutic

Diskuse 

Související články: