Natáčení netopýrů

Jde to vůbec? Ano, jde. Chce to jen drobnost. Dobrý mikrofon a nějaké „nahrávadlo“, které chodí dostatečně vysoko. Záznam se přehrává zpomaleně a tím se převede do slyšitelného pásma. Pro převedení netopýřích ultrazvukových výkřiků do slyšitelného pásma bez zpomalení se běžně používají netopýří detektory. Výkřik netopýra se v podstatě zdetekuje a vypadá jako lupanec. Z charakteru zvuku detektoru rozeznáme přibližnou délku výkřiků, jejich počet a opakovací frekvenci. Frekvence a délka výkřiku se obvykle zobrazuje na displeji a umožní určení druhu netopýra. Pokud si však chceme poslechnout, jak netopýří výkřik zní ve skutečnosti, máme jedinou možnost. Nahrát, zpomalit a poslouchat.

První netopýry jsem nahrál před 25 lety polským dynamickým mikrofonem MDO23 na magnetofon B100. Drobnou mechanickou úpravou jsem zařídil, aby záznam šel spustit při rychloposuvu. Tím nahraným netopýrem byl pravděpodobně (podle délky a frekvence výkřiku) netopýr rezavý. Používá frekvence okolo 20 až 23 KHz a na to ještě běžný mikrofon stačí. Komu je pod 20 let, má ještě předpoklady, aby tyto netopýry slyšel. Přesto že je kmitočet 23 KHz slyšet velmi špatně, netopýr to dožene hlasitostí. Jeho výkřik může mít až 140 dB a proto jej lze nahrát téměř s jakýmkoliv mikrofonem. Zde však platí podobný princip, jako u detektorů policejních radarů. Přímý signál je tak silný, že ho zachytíme s čímkoliv (v případě policejního radaru vás už ale dávno změřili :-), pro záznam slabého odraženého signálu však potřebujeme lepší vybavení.

Záznam netopýra byl tehdy značně zašuměný a při velké rychlosti pásku, cca 1m/s, jsem nahrál i mazací kmitočet magnetofonu. Pro vyčištění záznamu jsem musel použít selektivní filtr a tak to nakonec znělo tak trochu jako signály z kosmu.

Pro získání lepších záznamů jsem si upravil starý bateriový cívkový magnetofon Uran. Pochází ze 60. let minulého století a jeho kompletní přestavbu jsem dělal již v roce 1985, tehdy pro použití na reportážních soutěžích fonorallye. Magnetohon dostal novou elektroniku a jiný motorek s náhonem přes řemínek (ten původní byl jen přitisknutý na setrvačník podobně jako dynamo u kola). Při rychlosti 19 chodil cca do 20 KHz a to ještě na netopýry nestačí. Proto jsem nyní zvýšil rychlost na 38 a po dalších úpravách jsem získal rozsah do 50 KHz (60 KHz pro -10 dB). To již stačí na většinu druhů netopýrů. Místo magnetofonu by bylo možné použít i digitální záznam, musel by však mít vzorkovací frekvenci alespoň 96, raději však 192 KHz. To běžné zvukové přístroje nemají. Bylo by možné použít např. přenosný počítač a zvukovou kartu s tímto kmitočtem, vzorkovací kmitočty nad 100 KHz mají též některé měřící karty.

Předpokladem úspěchu je i dobrý mikrofon. Zatím co magnetofon můžeme po náležitých úpravách použít v podstatě jakýkoliv, pro záznam kmitočtů do 50 KHz potřebujeme kvalitní kondenzátorový mikrofon. Jeho shánění bude asi největší problém. Situaci ztěžuje i to, že parametry mikrofonů jsou zpravidla měřeny pouze do 20 KHz a kam až skutečně mikrofon chodí, se obtížně zjišťuje. Já používám už hodně starý mikrofon Neumann KM56, ovšem patřičně zmodernizovaný. Původní předzesilovač s elektronkou jsem nahradil tranzistorovým a do mikrofonu se vešla i baterie a měnič pro získání polarizačního napětí. Při záznamu netopýrů mám přímo ve šňůře mikrofonu filtr pro potlačení nízkých kmitočtů pod 1 KHz. Kondenzátorový mikrofon je citlivý na každý pohyb vzduchu a při velkém zesílení se záznam snadno přebudí právě na nejnižších kmitočtech. I tak se musí nahrávat téměř za bezvětří. Molitanovou ochranu proti větru nepoužívám, vysoké kmitočty by molitan tlumil.

Při záznamu netopýrů můžeme na indikátor síly záznamu zapomenout. Délka netopýřích výkřiků je od 1 do 20 ms a i když jich je vždycky víc za sebou, ručičkou indikátoru ani nepohnou. Navíc málokdy nám netopýr proletí v optimální vzdálenosti před mikrofonem a když, stejně bychom za ty 2 vteřiny nestihli záznamovou úroveň nastavit. Většinu záznamů z větší vzdálenosti budeme lovit v šumu. Proto je výhodné nastavit zesílení tak, aby šum mikrofonu byl o něco větší, než šum pásku. Potom máme jistotu, že zaznamenáme vše, co náš mikrofon dovede zachytit. Případné přebuzení záznamu se stejně příliš neprojeví, protože vyšší harmonické jsou mimo rozsah magnetofonu a intermodulační zkreslení při záznamu jednoho tónu nevzniká, pouze s kmitočtem oscilátoru magnetofonu a většinou jde odfiltrovat..

Pořízený záznam je nutné zpomalit, pro poslech se mi nejlépe osvědčilo zpomalení 1:20. Nejprve záznam zpomalíme magnetofonem, nejlépe 1:4 a touto rychlostí přepíšeme na počítač se vzorkovací frekvencí 44,1 nebo 48 KHz. Z 50 KHz je nyní 12,5 a to už zvuková karta bez problémů zpracuje. Záznam je vhodné filtrovat horní propustí 4 KHz ( v původní rychlosti 16 KHz) pro potlačení zvuku všudypřítomných cvrčků a dalších hluků. Cvrčci vytvářejí maximální hlasitost okolo 10 až 12 KHz, ale dokážou zarušit i pásmo 30 KHz.

Další zpomalení záznamu již provedeme v počítači, pro celkový poměr 1:20 je nutné zvuk zpomalit ještě 1:5. Tím však vznikne netypická vzorkovací frekvence, kterou je třeba převzorkováním upravit např. na 11,025 KHz. Po převzorkování je vhodné omezit frekvenční rozsah do 3 KHz (60 KHz před zpomalením). Tím se zbavíme zrcadlových kmitočtů vzniklých převzorkováním. Ořezat musíme všechny kmitočty nad polovinou vzorkovací frekvence před převzorkováním, Ta je 8,82 nebo 9,6 KHz pro původní vzorkování 44,1 nebo 48 KHz. Tím je snímek připravený k poslechu. Pokud se v některých částech snímku objevuje slabý signál, který chci vyčistit od šumu, osvědčil se mi následující postup:
- najdu místo se slyšitelným signálem
- vykreslím si sonogram, abych znal frekvenční rozsah užitečného signálu
- filtrem typu horní a dolní propust omezím spektrum šumu na nezbytně velký rozsah
Filtraci vždy provádím s určitou rezervou, aby se nezkreslily přechodové jevy v signálu. Filtraci je vhodné provádět nadvakrát. Nejprve v nezbytně nutném pásmu (+ ta rezerva) s malou strmostí, např. v programu Goldwave filtrem 1. řádu, potom v širším pásmu filtrem s velkou strmostí, např. 6. řád. Velká strmost filtru vytvoří na mezním kmitočtu nepříjemné zapískávání, což ten druhý filtr naladěný blíž propustnému pásmu poněkud potlačí. Důležité je při filtraci pečlivě poslouchat a dělat si záložní kopie souborů, abychom nenadělali více škody než užitku.

Dost bylo techniky, jdeme natáčet

V létě jsem se po večerech toulal okolo Labe a u jezera v Sadské a natočil jsem toho opravdu hodně. Předpokládal jsem, že netopýři jsou vzácnost. Potmě jsem je většinou neviděl a tak jsem vždy jen nastavil mikrofon a spustil záznam. Co jsem nahrál, jsem zjistil až doma při zpomalení. Nějaký netopýří detektor by se hodil, třeba jednoduché udělátko připojené k magnetofonu. Z celého natáčení byl časově nejnáročnější poslech a třídění záznamů. Nahrál jsem toho tolik, jako by po setměmí netopýři zcela ovládli náš vzdušný prostor. Ve skutečnosti se však objevovali jen občas a většinu záznamu jsem vystříhal. Ze 6 minut záznamu (ve zpomaleném poslechu 2 hodiny) bylo použitelných vždy jen několik desítek vteřin. Na zbytku záznamu buď nebyli netopýři vůbec, nebo byl záznam velmi slabý a zachycoval spíš ozvěny, než přímý signál. U záznamů zpomalených 1:20 odpovídá 1 minuta třem vteřinám a tak jeden krátký průlet netopýra před mikrofonem můžeme poslouchat jako půlminutový až minutový záznam. Někdy se však dařilo a v záznamu bylo i více druhů netopýrů současně. Z délek a frekvencí výkřiků jsem se snažil určit druh netopýrů, ale vzdal jsem to, protože je více druhů netopýrů s podobným charakterem hlasu. Natočil jsem i takové zvuky, které si nedovedu vysvětlit. Proč některý netopýr vytváří trojitý, nebo dokonce pětinásobný výkřik, opravdu nechápu.

Záznamy jsem prováděl od 17. srpna do 3. září 2004, vždy mezi 21 a 22. hodinou. První den jsem natáčel u Labe na cestě z Nymburka do Poděbrad, další dny v okolí jezera v Sadské. Při cestách na kole na místo nahrávání jsem si uvědomil, že některý večer létá hmyz více a jindy méně. Tomu asi odpovídala i aktivita netopýrů. Poslední den již bylo dost chladno a netopýry se mi nepovedlo natočit vůbec. Ze záznamů jsem vybral jen úseky, kde je něco zajímavého.

Pro ilustraci, co se zpomalením a filtrací dá dokázat, dvě malé ukázky. Záznam z 23.8 v normální rychlosti, záměrně mírně zkreslený, aby docházelo k lepší detekci netopýřích výkřiků. Z původního magnetofonového záznamu na rychlosti 38 přepsaného do počítače čtvrtinovou rychlostí, kde netopýří signály ještě byly, byl signál po zkreslení převzorkován na 1/4 a zrychlen 4x. Proto z netopýřího signálu zbylo jen to zkreslení - zdetekované slabé praskání.
původní rychlost

Ve 4 násobném zpomalení už je slyšet vysoké krátké pískání a přestože záznam není filtrován, už jsme schpni sluchem jasně rozeznat hluk cvrčka od frekvenčně mnohem vyššího zvuku netopýra.
záznam zpomalený 4x

Takhle to vypadá ve 20 násobném zpomalení a alespoň s částečným potlačením nízkých kmitočtů od cvrčků.

Aby zpomalené záznamy byly poslouchatelnější, často jsem zkracoval mezery mezi jednotlivými výkřiky.

Pokud by někdo dokázal podle těchto záznamů netopýry určit, byl bych mu vděčný. Proto jsou u všech záznamů uvedeny ferkvence výkřiků na začátku a na konci a jejich délky.

17.8.04 u Labe, na cestě z Poděbrad do Nymburka 21 až 22 hodin

První dva dny jsem měl problémy s mikrofonem, jeho měnič pískal na 50 KHz. Filtrací to sice šlo potlačit, ale občas to tam je slyšet.
záznam1
27,2-22,15 KHz, 11,5 ms - záznam snad až příliš filtrovaný, ale i tak je tam spousta šumu.

záznam2
Trojitý výkřik, tohle opravdu nechápu. 3x: 1. část výkřiku: 21-23,3 KHz, 2 a 3. 37-19,4 KHz
délky: 2,75 ms, 6,35 ms, 17,8 ms, celk. délka výkřiku 27,5 ms a to chrochtání v pozadí je cvrček, jako ostatně na většině záznamů.

záznam3
46,4-34,5 KHz, 1,35 ms - velmi slabý záznam, ale při tak širokém rozsahu se ani víc filtrovat nedal.

19.8. 04 v okolí jezera u Sadské

Opět od 21:00 do 22:00 hodin. Jezero je vzdálené cca 30m od Labe.

záznam1, za jezerem u Labe
22,25-20,6 KHz, 24,3 ms - že by netopýr rezavý? Ten velký prostor, který je v záznamu slyšet, je zpomalením také 20x zvětšený. Ve skutečnosti to mohou být odrazy od větví okolních stromů a od hladiny jezera. Tady si musíme uvědomit, že netopýr svůj výkřik směruje a občas i jinam, než na mikrofon. Potom je ozvěna i silnější, než přímý zvuk.

záznam2, nuda pláž, v této době už bez nudistů :-)
44-33,4 KHz, 2,5 ms - netopýr s tak rychlou frekvenšní modulací, že při vykreslování sonogramu dostaneme jen rozmazaný flek.

záznam3, louka u parkoviště
25-24,16 KHz, 18 ms - četl jsem o tom, ale až tady se mi to povedlo nahrát. Netopýr při orientaci nad velkým prostorem frekvenční modulaci téměř nepoužívá, asi aby energii i citlivost sluchu soustředil do jedné frekvence a zlepšil si tak šumové poměry (zvýšení dosahu bez rozlišování detailů). Tón je nižší, což také přispívá k prodloužení dosahu. V technice bychom to řešili úplně stejně.

záznam4, louka u hájovny na cestě od blázince ke Zvěřínku
pětinásobný výkřik, 5x 24,7-17 KHz 5x 7,2 ms, celk. 44,1 ms. Tohle snad nemůže sloužit k echolokaci. Ten netopýr si snad dělá srandu. Nebo ho to naučil hajný? Smůla je, že záznam je velmi slabý a navíc trochu foukal vítr. Takže nejen strašná filtrace, ale i výpadky signálu tento snímek znehodnotily.

záznam6, cesta ze Zvěřínka do Nymburka, louka u statku
37,45-25,4 KHz 11,6 ms

23.8, Sadská za jezerem

Po odstranění problémů s mikrofonem a po lepším nastavení magnetofonu zase pro změnu netopýři nelítali. Z celého natáčení bylo jen tohle:
záznam1
50-35,3 KHz 1,9 ms - opravdu toho není mnoho.

31.8, Sadská za jezerem u Labe

záznam1
Tři druhy netopýrů, možná je jich tam slyšet i víc.

záznam2
Opět víc druhů, na konci 42,6-41,6 KHz, 10,4 ms

záznam3
47,4-45,16 KHz, 3 ms

záznam4
37-36,2 KHz, 11,5 ms a za ním 21,8-19,8 KHz 18 ms

Další záznamy netopýrů, ale i ptáků a dalších živočichů jsou na www.avisoft-saslab.com. Netopýři jsou nahráni s lepším vybavením s vyšším frekvenčním rozsahem, proto jsou na sonogramech vidět i násobky základního tónu. Na této stránce jsou i ultrazvukové mikrofony a další vybavení pro digitální záznam zvuku a ultrazvuku.