Investigación ultrasónica en un centro comercial
(windytan.com)- Los sistemas de megafonía pública (PA) con varios altavoces emiten continuamente un tono piloto de ~20 kHz para verificar el estado de conexión de los altavoces, y esta señal se observa en centros comerciales o estaciones de metro como un sonido cercano al ultrasonido
- Originalmente se configura en una frecuencia alta para que las personas no lo oigan, pero si baja de 20 kHz, como 19.595 kHz, para algunas personas puede convertirse en un sonido realmente molesto
- En el espectrograma no solo aparece un tono puro fijo, sino también modulación de amplitud según los componentes de baja frecuencia de música o anuncios, y desplazamiento Doppler por el movimiento de objetos cercanos
- En una estación de metro, un tren desacelerando reflejó el tono piloto y se comportó como un sonar biestático de onda continua; en un estacionamiento subterráneo, incluso fue posible estimar una velocidad de unos 11 km/h a partir del eco reflejado por un skater
- Las señales ultrasónicas de la infraestructura PA cercana podrían usarse más allá del monitoreo de estado, como sensores experimentales para medir velocidad, detectar la detención de escaleras mecánicas, códigos de ubicación en interiores o encontrar espacios silenciosos
El tono piloto oculto de los sistemas PA
- Los sistemas de megafonía pública con varios altavoces usan un tono piloto casi ultrasónico para verificar el estado de la línea de altavoces
- Sistemas como Zenitel VPA y Axys End of Line detection unit miden continuamente el estado de conexión con un tono de alrededor de 20 kHz
- Si no hay tono piloto, eso indica que la conexión del altavoz se interrumpió
- Normalmente se configura en una frecuencia muy alta para que las personas no lo escuchen
- Algunos sistemas bajan hasta un rango que puede resultar incómodo para las personas
- En una ciudad se observó un tono piloto de 19.595 kHz
- Varias personas podían oír ese sonido
- Es distinto de armas acústicas como The Mosquito, que usan frecuencias aún más bajas; como empíricamente no se confirmó el problema, es probable que se trate de una mala configuración que quedó sin corregir
No es un tono puro, sino una señal modulada
- El tono piloto observado casi nunca era un tono perfectamente puro, y en el espectrograma se veían patrones de modulación fluctuando a su alrededor
- En un lugar parecía que los componentes de frecuencia más baja de la música o los anuncios reproducidos por el PA modulaban en amplitud el tono piloto
- Podría ser un efecto secundario de algún tipo de distorsión
- La modulación de amplitud alrededor del fuerte tono piloto se distinguía por colores según los canales izquierdo y derecho del micrófono
- La modulación basada en música era poco común, y el patrón más frecuente era que el tono cambiara cuando se movían personas u objetos
Retrodispersión Doppler producida por un tren
- Cuando un tren llegaba a una estación de metro, aparecía alrededor del tono piloto un patrón de espectrograma con forma de tornado
- Tras un chirrido inicial de banda ancha, seguía un patrón con mucha estructura
- Duraba unos 15 segundos hasta que el tren se detenía
- Este patrón se interpreta como retrodispersión del tono piloto reflejado en un tren que desacelera, con desplazamiento Doppler
- El tono piloto funcionaba como un sonar biestático de onda continua
- Al pasar el tren de derecha a izquierda, el canal izquierdo del micrófono oía principalmente desplazamiento Doppler negativo, y el canal derecho, desplazamiento Doppler positivo
- Al ampliar la imagen se observan barridos que se desplazan repetidamente de valores positivos a negativos
- Podrían reflejarse en estructuras repetitivas del tren en movimiento
- Los burst horizontales cortos podrían deberse a diferentes ángulos de la superficie del tren
- También es posible que la disposición regular de los altavoces alrededor de la estación haya creado el patrón repetitivo
Observaciones en elevadores y estacionamientos subterráneos
- En un experimento grabado dentro de un elevador con paredes de vidrio mientras subía o bajaba entre pisos, durante un viaje de 10 segundos el tono piloto quedó registrado parcialmente enterrado en el ruido
- En el estacionamiento subterráneo de un centro comercial se grabó a un skater pasando justo debajo de un altavoz PA
- En el espectrograma estéreo aparecieron muchos patrones de reflexión
- Se veían juntos un tono piloto de 19,595 Hz y otro más silencioso de 19,500 Hz, lo que sugiere que podría haber dos sistemas PA en el estacionamiento
- En el momento en que pasaba el skater, el desplazamiento Doppler del eco reflejado cambiaba de positivo a negativo
- En ese mismo instante también cambiaba el color del ruido de banda ancha de las ruedas
- Parecía como si la zona bajo la curva Doppler estuviera rellena de ruido
- Se estimó la velocidad aplicando una fórmula simple de radar Doppler
- La temperatura del estacionamiento era de unos 15°C, por lo que se tomó una velocidad del sonido de 340 m/s
- El desplazamiento Doppler máximo parecía ser de unos 350 Hz
- El cálculo dio aproximadamente 11 km/h, un valor realista para la velocidad de un skater
- La razón por la que el interior de la curva parece relleno podría ser que la señal reflejada en varios puntos del objeto genera distintos ángulos y componentes de velocidad
Experimentos posibles con señales ultrasónicas del entorno
- El tono piloto de los PA fue diseñado originalmente para monitorear el estado de los altavoces, pero al reflejar el movimiento del entorno puede contener información inesperada
- Algunas ideas de uso son las siguientes
- Implementar control automático de velocidad en estacionamientos
- Detectar si una escalera mecánica se detuvo
- Modularlo como código de ubicación para no perderse dentro de un centro comercial
- Usarlo de alguna forma para transmitir publicidad
- Usarlo para encontrar el lugar más silencioso de un centro comercial
- Esta señal ultrasónica puede comportarse como un sensor interior no intencional, y la infraestructura PA ya instalada podría revelar movimiento y características espaciales del entorno
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
Los transmisores de radio FM emiten continuamente un tono piloto de 19 kHz para indicar que la transmisión es estéreo
Si ese tono está presente, también hay una portadora de 38 kHz modulada en AM que contiene la información estéreo; la modulación FM básica lleva la banda base de los canales izquierdo+derecho, y la subportadora de 38 kHz lleva izquierdo-derecho
La información estéreo va en AM y no tiene mucha potencia, así que es más propensa al ruido; por eso, con una señal FM débil, muchas veces conviene dejar el sintonizador en mono
Algunos sintonizadores FM de mala calidad no logran filtrar bien el tono piloto de 19 kHz y hacen que se escuche un zumbido agudo en los oídos
Interfería con el tono de bias y hacía que Dolby NR creyera continuamente que había sonido
Las caseteras de gama alta tenían un MPX Filter, un filtro de 19 kHz muy selectivo, antes de la etapa de grabación
Muy interesante
Recuerdo que cuando iba a una tienda departamental con mi mamá, entre los 4 y 6 años, escuchaba un sonido agudo que parecía hacerse más fuerte cuanto más me acercaba a los altavoces empotrados en el techo
Este artículo mide esa frecuencia y explica que es una característica emitida cuando el sistema funciona normalmente
Mis papás terminaron aceptando que yo realmente estaba oyendo algo que ellos no podían escuchar, pero les tomó tiempo
No sé si era por el sistema antirrobo, solo podía ubicarlo más o menos por algún punto cerca de la entrada
Se hacía más fuerte al acercarme, y hoy mi tinnitus casi siempre suena en una frecuencia muy parecida, así que probablemente ya no podría volver a oírlo
El entorno sonoro en el que vivimos también debería ser accesible
Pero el pitido característico de los CRT antiguos sí que lo podía escuchar claramente
Vivo en Tokio, Japón, y a veces me topo incluso en zonas residenciales con ruido de alta frecuencia que resulta irritante y distrae
Si tus oídos son lo bastante jóvenes, también es un sonido molesto para la gente que va pasando
Pero en esa zona residencial no hay problemas de adolescentes merodeando, así que siempre me pregunté si estaba dirigido a plagas o animales salvajes
Al ver este artículo, me están dando ganas de medir en serio el volumen y la frecuencia de forma objetiva
¿Qué equipo necesitaría para empezar?
De lo que recuerdo, por ejemplo, afuera de un centro comercial en Shinjuku y afuera de un edificio a una o dos cuadras del cruce de Shibuya
La persona que iba conmigo no se dio cuenta en absoluto hasta que yo se lo señalé, así que si estás en Japón y sientes presión en los oídos y notas un sonido agudo que cambia de intensidad mientras caminas, vale la pena prestar atención
Si sigues el sonido, muchas veces la fuente termina siendo un dispositivo que parece una bocina metálica trapezoidal, saliendo de una caja estándar de conexiones eléctricas con tubería expuesta en el techo exterior del edificio
El sonido es un tono agudo constante, probablemente alrededor de 18 a 20 kHz, y se vuelve bastante intenso cuanto más te acercas al aparato
Supongo que es un dispositivo antimerodeo dirigido a jóvenes, que pueden oír frecuencias más altas que las personas mayores
También los he visto por todo Estados Unidos; si estás en el Bay Area, incluso hay uno afuera de Twin Peaks Tavern, en Castro
Aunque en Estados Unidos muchas veces salen por pulsos en lugar de un zumbido continuo
En Tokio no son omnipresentes, pero sí bastante comunes; durante una estancia de aproximadamente una semana repartida entre varias zonas me topé con al menos 12
Cada vez que encontraba uno me resultaba inquietante, y si me acercaba demasiado hasta me daba un poco de náusea, así que me dejaba una impresión muy negativa, casi como una amenaza
Si alguien sabe exactamente qué aparato es, me gustaría saber más
Durante un tiempo intenté encontrar el mismo dispositivo, pero ni siquiera hallé fotos; me da pena no haberle tomado una cuando estaba en Japón
O también sirve un celular con una app de espectrograma de audio
Empezar es facilísimo, pero pronto te vas a ver arrastrado a querer mejores sensores, más sensores, más canales y más análisis
De verdad me molestó, y yo ya tengo cuarenta, así que pensaba que sería inmune a estas alturas
Supuse que era un aparato para ahuyentar gatos, ratas o mosquitos
A veces hacen pitidos o barridos de frecuencia, y pueden estar siempre encendidos o, si funcionan con batería, activarse con un sensor infrarrojo
Puede grabar hasta 380 kHz y trae muchas herramientas útiles
Me pregunto si ya se descartó la hipótesis de que esto sea ruido de un amplificador Class-D
Asumiría que la mayoría de los altavoces comerciales usan ese tipo de amplificador; normalmente conmutan en la banda de MHz, pero salvo los casos donde el filtrado está muy bien hecho, suelen aparecer subarmónicos por todos lados
No me sorprendería nada que entre las marcas baratas de amplificadores Class-D hubiera productos que emiten un tono de 20 kHz
Si hay muchos amplificadores cerca, también puede haber muchos productos de interferencia por batido
Si todavía se usaran aquellas bocinas de rango medio más grandes, como antes, su baja eficiencia por encima de 10 kHz quizá habría hecho que esto fuera menos problemático; pero por costo y estética, las bocinas se han vuelto bastante pequeñas y ya no filtran tanto de forma mecánica
Si fuera un problema que todo el mundo pudiera oír, probablemente ya lo habrían corregido; pero como solo le pasa a una minoría, es posible que siga ahí
Otra posibilidad para el ultrasonido activo es el seguimiento de multitudes
He visto soluciones que usan ultrasonido para monitorear cuánta gente entra por una puerta y a qué velocidad camina, y muchas puertas de sentido único también usan simples detectores ultrasónicos
Trabajo en un fabricante de sistemas PA, y nuestros amplificadores solo realizan una prueba periódica en un canal cada ciertos minutos
Miden la corriente que consume el circuito del altavoz, y si ese valor cambia mucho, concluyen que algo anda mal
¿Alguna vez has oído un pitido agudo de alta frecuencia que queda sonando por debajo de algunas partes o de toda una canción mal mezclada?
Probablemente tampoco era intencional, y no es que el equipo del estudio vaya a emitir a propósito un pitido de prueba, así que siempre me he preguntado cómo pasa algo así.
En algunas canciones de Blackpink, creo que
Playing With FireoDDU-DU DDU-DU, la versión masterizada subida a Spotify/iTunes tenía un tono portador de 18~19 kHz; si no recuerdo mal, eran varios tonos modulados.La señal era muy fuerte, y al principio la escuché en el auto de un amigo y pensé que era porque el audio lo habían sacado de YouTube, pero después me di cuenta de que estaba en todas las versiones.
La razón es que en los conciertos puedes comprar un producto llamado lightstick.
Básicamente tiene un STM32 y un micrófono MEMS, y demodula la señal portadora para parpadear al ritmo de la música.
Supongo que parten de la idea de que quien va a suficientes conciertos como para andar cargando un lightstick ya no puede oír ese ruido.
Suelo contar una anécdota casi opuesta: un fin de semana, mientras mezclaba una grabación terrible de una banda, escuché cómo el chirrido de un pedal de bombo barato atravesaba la mezcla como un picahielos.
Me esforcé por quitarlo con EQ de alguna manera, y al final sentí que había quedado bastante bien.
El lunes por la mañana, camino al trabajo, puse un CD de Cake que había escuchado decenas, quizá cientos de veces, y de pronto el chirrido del pedal de bombo del baterista atravesaba esa mezcla también.
Antes no me había dado cuenta en absoluto, pero después de pasar dos días concentrado en esa frecuencia, era lo único que podía oír.
Ese mes escuché solo música electrónica pura, y después volví a dejar de notar los bombos chirriantes en grabaciones de estudio.
Los discos de Taylor's Version tienen como objetivo reproducir con exactitud las grabaciones originales, así que deben de estar entre los álbumes producidos con más cuidado, y aun así sorprende que eso haya llegado a la versión final publicada.
[0] https://old.reddit.com/r/TaylorSwift/comments/17iv3r2/for_pe...
Todas las voces de cantantes pop suenan como si estuvieran reforzadas artificialmente con uno o dos armónicos altos.
Es difícil de explicar con palabras, pero se siente como si, en vez de que la cantante sostenga una sola nota, se añadiera automáticamente una armonía altísima que permanece durante toda la canción, especialmente en voces femeninas.
No es un zumbido de una sola frecuencia ni algo como una portadora; como cambia siguiendo la altura de la letra, está claro que le hacen algún tipo de filtrado a la voz.
O quizá solo estoy oyendo algo de forma paranoica.
Casi seguro que no es intencional.
Casi me había olvidado de los dispositivos Mosquito que se volvieron comunes en algunas zonas a fines de los 2000 y principios de los 2010 para ahuyentar adolescentes.
Eran bastante caros, y conozco a varias personas que los destrozaron a propósito por lo irritante del sonido.
Especialmente instalarlos en espacios abiertos al público siempre me pareció algo muy enfermizo y antisocial.
Busqué “occupancy” en el artículo y no había nada.
Lo más probable es que esos tonos ultrasónicos vengan de sensores ultrasónicos de ocupación usados para iluminación o seguridad.
Normalmente están en 25 kHz o 40 kHz, fuera del rango audible normal para humanos, pero podría ser que se estuvieran midiendo subarmónicos del sensor.
También me ha tocado en la vida real un dispositivo con un problema mecánico que emitía una frecuencia que yo podía oír demasiado bien.
No se aborda en absoluto qué tan malo será esto para perros u otros animales con mejor audición que la humana.
Cuando estás cerca de uno de esos focos, muchas veces se oye algo ultrasónico, como un capacitor vibrando; podría deberse a un filtrado deficiente de la corriente alterna, a capacitores de mala calidad, o a ambas cosas.
Eso de “usarlo para transmitir publicidad de alguna manera”, ojalá no lo escriban en internet.
No entiendo qué se está insinuando aquí.