Výzkum a detekce

Cíl: od svědectví k měření

Osobní hlášení jsou místem, kde každé zkoumání fenoménu The Hum začíná — ale nemohou být místem, kde skončí. Na otázku „co ten zvuk vytváří?" odpoví jen přístroje: nahrávky, které ukážou tón na obrazovce, časové značky porovnatelné mezi městy, spektrogramy dokazující, že signál existuje mimo čísi hlavu.

Tato stránka shrnuje, co se komunita naučila o detekci nízkofrekvenčního zvuku a infrazvuku, a popisuje vlajkový projekt portálu: síť synchronizovaných měřicích stanic pro lokalizaci zdroje triangulací. Pokud jsi postavil něco, co funguje, poděl se v kategorii Detekce a hardware — ověřené, reprodukovatelné sestavy sem přidáváme.

Proč mobil (většinou) selže

Mikrofon v telefonu je navržen na řeč. Zhruba pod 80–100 Hz jeho citlivost prudce klesá a začíná dominovat vlastní elektronický šum — přesně v pásmu, kde The Hum žije. Mobilní aplikace (Spectroid na Androidu či libovolný FFT analyzátor) však stojí za pokus jako první pohled: pokud se stabilní spektrální čára kolem 30–80 Hz objevuje a mizí ve shodě s tím, co slyšíš, je to už cenný důkaz. Ale tichý spektrogram z telefonu nedokazuje nic. Na seriózní práci je třeba lepších senzorů.

Senzory, které v pásmu The Hum fungují

Nízkošumové měřicí mikrofony. Klíčovým parametrem je vlastní šum na nízkých frekvencích a frekvenční odezva sahající hluboko pod 20 Hz. Mezi oblíbené v komunitě patří elektretové kapsle jako Primo EM172/EM272, populární mezi nahrávači přírody právě pro extrémně nízký vlastní šum, připojené k rekordéru s vypnutým horní propustí. Kompaktní alternativou jsou měřicí MEMS mikrofony (např. nízkošumová řada Infineon IM7x).

Geofony. Geofon (např. všudypřítomný prvek SM-24, vlastní frekvence ~10 Hz) snímá vibrace země, ne tlak vzduchu. Tento rozdíl je mocný: pokud geofon zakopaný na zahradě ukazuje stejný vzor jako to, co slyšíš, má fenomén seismickou/strukturální složku; pokud ho vidí mikrofon a geofon ne, šíří se vzduchem. Souběžný běh obou je nejinformativnější experiment, jaký jednotlivec dokáže udělat.

Infrazvukové senzory a občanské seismografy. Raspberry Shake & Boom kombinuje geofon s infrazvukovým tlakovým senzorem na Raspberry Pi, data odesílá do veřejné celosvětové sítě a je to nejbližší hotový produkt tomu, co tento projekt potřebuje. Diferenčně-tlakové infrazvukové mikrofony (používané při monitoringu sopek a větrných parků) pokrývají pásmo pod 20 Hz.

Nahrávací řetěz. Stačí slušné USB audio rozhraní se vzorkováním 44,1 kHz a víc — nízké frekvence jsou pro moderní převodníky triviální. Důležité je: vstup bez ořezání basů (vypnutý low-cut), zisk nastavený tak, aby dominoval šum senzoru, ne rozhraní, a dlouhé záznamy (celé noci) — při nepravidelných přerušeních The Hum krátké vzorky signál minou.

Analýza záznamu

1. Nejdřív spektrogram. Audacity (zdarma) nebo Raven Lite: délka okna 8–32 s pro dobré rozlišení na nízkých frekvencích. Hledej vytrvalou úzkou čáru mezi 30 a 80 Hz.
2. Koreluj s ušima. Během nahrávání si veď jednoduchý deník: zapisuj časy, kdy tón slyšíš a kdy se odmlčí. Zakladatel portálu popisuje vzor, který je třeba hledat: stálý hluboký tón s nepravidelnými, nesynchronizovanými přerušeními — jednou minuty hučení, jindy krátký úsek. Pokud se tvé zapsané časy shodují se segmenty čáry ve spektrogramu, máš důkaz.
3. Vyluč vlastní dům. Zopakuj s vypnutým hlavním jističem (rekordér na baterii) a venku daleko od budov. Signál, který přežije obojí, není tvá lednička.
4. Porovnej lokality. Tatáž noc, stejný hardware, jiné město — rozdíly v úrovni či přítomnosti jsou data.

Vlajkový projekt: synchronizovaná triangulační síť

Jedna stanice dokáže, že signál existuje. Několik stanic se synchronizovanými hodinami dokáže zdroj lokalizovat. Princip — rozdíl časů příchodu (TDOA) — je tentýž, kterým seismologové určují epicentra zemětřesení a infrazvuková pole detekují vzdálené exploze:

1. Identické stanice (senzor + jednodeskový počítač) nahrávají nepřetržitě.
2. Každý vzorek má časovou značku přes NTP, ideálně GPS-disciplinovaný čas (přesnost na milisekundu a lepší; zvuk urazí vzduchem ~343 m za ms, zemí ~3–6 km/s).
3. Když se stejný signál objeví na více stanicích, křížová korelace určí vzájemná zpoždění.
4. Zpoždění ze tří a více stanic zúží směr a vzdálenost zdroje.

Stanice v různých zemích — na Slovensku, v Česku, Maďarsku, Řecku a dál — by přímo zodpověděly největší otevřenou otázku: je The Hum jeden zdroj, několik regionálních zdrojů, nebo něco, co šířící se zdroj vůbec nemá? Každý výsledek, včetně negativního, je vědecky cenný.

Přesně tohle financují dary: senzory, desky, krabičky a časově-synchronizační hardware pro stanice u dobrovolníků z komunity. Všechny návrhy, konfigurace a sesbíraná data zveřejníme otevřeně na tomto portálu.

Zapoj se

• Máš nahrávky nebo funkční sestavu? Zveřejni detaily — model senzoru, rozhraní, nastavení, spektrogramy — v komunitě. Reprodukovatelnost je všechno.
• Umíš hostit stanici? Stačí tiché místo, pár wattů a připojení k síti. Zaregistruj se a zmiň to v profilu nebo příspěvku.
• Máš dovednosti? Zpracování signálů, elektronika, embedded Linux — analytická pipeline vzniká otevřeně.

The Hum přežil padesát let zlehčování. Síť synchronizovaných mikrofonů nepřežije.