Виртуални слушалки: Невидими аудио зони превръщат шума в тишина

Възможността да слушате подкасти или музика без слушалки, без да пречите на другите може да стане реалност благодарение на нов пробив в акустичното инженерство. Екип от учени от Държавния университет в Пенсилвания е разработил технология за създаване на локални звукови зони, наречени „аудио анклави“.

В такава зона човек може да чува звук, но хората, които стоят наблизо не могат. Специалистите са описали как се постига този ефект с помощта на два нелинейни ултразвукови лъча, които се пресичат в определена точка.

За да създадат звукови зони, изследователите са използвали два ултразвукови излъчвателя, работещи в тандем с акустична метаповърхност. Излъчвателите създават самопречупващи се ултразвукови лъчи, които се пресичат в определена точка. Именно в пресечната точка се получава звуков сигнал, докато извън нея звукът остава нечут. Този метод позволява формирането на индивидуални звукови зони, които осигуряват частно слушане.

3D-отпечатаните метаповърхности са акустични лещи с микроструктури с размери милиметри или дори части от милиметъра, които могат да променят посоката на звуковите вълни.

Принципът на действие на аудио анклавите се основава на нелинейното взаимодействие на два ултразвукови лъча. Всеки от тях сам по себе си остава нечуваем, но в точката на пресичане се появява звуков сигнал. В този случай ултразвуковите вълни са в състояние да заобиколят препятствия, като например главата на човек и да достигнат до желаната точка без загуби.

Ефективността на технологията е потвърдена чрез експерименти с антропоморфен манекен, оборудван с микрофони в областта на ушите. Измерванията показаха, че звукът наистина се появява само в точката, в която се пресичат лъчите, образувайки изолирана звукова зона.

Системата е успешно тествана в обикновена стая с естествени акустични отражения, което предполага обещаващи приложения в широк спектър от среди – от училищни класни стаи и автомобили до открити пространства. Изследователите наричат технологията „виртуални слушалки“, които позволяват на потребителя да чува звук, предназначен само за него, без да пречи на другите.

В момента технологията позволява звукът да се предава на разстояние около метър от източника, а силата на звука е около 60 децибела – сравнима с нивото на нормалната реч. Учените обаче смятат, че увеличаването на интензивността на ултразвуковите вълни ще разшири обхвата и ще увеличи силата на звука.