Разработчики из Университета Пенсильвании представили инновационную технологию, позволяющую создавать локализованные звуковые зоны, похожие на пузырьки. Эта технология обеспечивает возможность слышать звук только человеку, находящемуся внутри такой «пузырьки», в то время как другие, кто находится рядом, не слышат ничего.
Об этом сообщает ProIT
Для реализации этого проекта ученые используют два ультразвуковых преобразователя, которые направляют звуковые волны за пределы диапазона человеческого слуха на акустические метаповерхности в форме 3D-линз. Эти поверхности создают условия для направления звуковых волн в выбранные направления.
«Мы используем два ультразвуковых преобразователя в паре с акустической метаповерхностью, которая излучает лучи, самозаломляющиеся и пересекающиеся в определенной точке. Человек, стоящий в этой точке, может слышать звук, а кто-либо, стоящий рядом, — нет», — объясняет профессор акустики Юнь Цзинь.
Звуковые волны движутся по траекториям в форме полумесяца, пересекаясь в определенной точке. В этом месте за счет нелинейной акустической взаимодействия генерируется звук, который становится слышен лишь в момент их пересечения. Проверка системы проводилась с помощью манекена с микрофонами, которые имитировали человеческий слух. Другой микрофон сканировал окружающую среду, подтверждая, что звук слышен только в месте пересечения ультразвуковых волн.
«Фактически мы создали виртуальную гарнитуру. Кто-то в пределах акустической зоны может слышать то, что предназначено только для него, что позволяет создавать звуковые и тихие зоны», — отметил ведущий автор исследования Цзя-Синь «Джей» Чжун.
Акустическую систему тестировали в различных условиях, в том числе в помещениях с нормальной реверберацией. Это открывает возможность ее использования в классных комнатах, транспортных средствах и даже на открытом пространстве. На данный момент разработчики достигли передачи звука на расстояние около метра с громкостью до 60 децибел, что примерно соответствует звуку обычного разговора.
Исследователи считают, что могут увеличить расстояние и мощность системы путем повышения интенсивности ультразвуковых волн. Предыдущие попытки создания систем направленного звука часто основывались на использовании большого количества сложных динамиков. Подход команды Пенсильвании, использующей метаповерхности для направления звука, предлагает более гибкое и точное решение. Однако установка остается довольно крупной, и на данный момент неизвестно, как уменьшить ее для интеграции в современные электронные гаджеты.
Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.
