Uzávěrka / Updated: 12.4.2002 (12 APR 2002)

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 
kreví 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

HiFi test nahrávatelné minidisky II. hledejte zde na stránkách JIDXC
test CD-R média for PC hledejte zde na stránkách JIDXC
test CD-R média for AUDIO hledejte zde na serveru Audiophile Meeting Point