Исследователи из Университета Пенсильвании разработали технологию создания звуковых «карманов», направляемых на конкретного человека в толпе без нарушения тишины вокруг. Эта инновация, названная «аудио-анклавами», может использоваться в общественных местах, библиотеках, музеях и для борьбы с шумом в городах. Результаты опубликованы в журнале. Proceedings of the National Academy of Sciences.
Как это работает?
Технология использует ультразвуковые волны, не слышные для человека. Ультразвук, применяемый в медицинской визуализации, выступает «носителем» для слышимого звука. Два луча ультразвука с разными частотами (например, 40 000 Гц и 39 500 Гц) пересекаются в точке, формируя новую звуковую волну, равную разнице между их частотами. Получается звук на частоте 500 Гц, который человек может услышать.
«Мы создали виртуальные наушники— говорит ведущий автор исследования Цзясин Чжун, акустический исследователь из Университета Пенсильвании. Внутри аудио-анклава человек воспринимает звук, рассчитанный лишь на него, в то время как остальным он незаметен. «.
Преодоление препятствий
Способность ультразвуковых лучей обходить препятствия – одно из главных открытий технологии. Для этого учёные применяют «акустические метаповерхности», которые с точностью корректируют траекторию звуковых волн, подобно тому как оптическая линза преломляет свет.
«Человек на цели услышит шум, остальные — нет. — говорит соавтор исследования, профессор акустики Юнь Цзин.
В эксперименте с манекеном, у которого внутри ушей были микрофоны, ученые проверяли систему. Третий микрофон отслеживал область пересечения ультразвуковых лучей. Эксперименты показали, что звук становится слышимым только в точке пересечения лучей, образуя «анклав».
Текущие ограничения и перспективы
На сегодняшний день технология позволяет формировать звуковые островки радиусом примерно один метр и со звуковой мощностью в 60 децибел, равную громкости обычного разговора. Исследователи отмечают, что до промышленного использования технологии предстоит пройти долгий путь, но ее возможности колоссальны.
Аудио-анклавы в общественных местах, например библиотеках и музеях, позволяют передавать информацию конкретным людям, не беспокоя других посетителей. Технология также может формировать тихие зоны в шумных городах, улучшая комфортность проживания при шумовом загрязнении.
«Начало исследованию возможностей этой технологии, и уже очевидно, что она способна перевернуть привычный нам подход к использованию звука в обыденности. «, — отмечают авторы исследования.
Данное открытие в области акустики предоставляет новые перспективы для общения и может стать существенным этапом в формировании более благоприятной и тихой обстановки в местах общественного пользования.