Cheia este intersectarea frecvențelor cu ultrasunete care intesectează pentru a produce un sunet audibil
Marginea sângerării: Imaginați -vă că ascultați muzică sau un podcast fără căști, în timp ce nu îi deranjează pe ceilalți sau nu aveți o conversație privată într -un loc aglomerat, cu asigurarea că doar ascultătorul intenționat vă poate auzi vocea. Oamenii de știință au dezvoltat o nouă tehnologie numită „enclave audio” care ar putea face ca aceasta să fie realitate prin crearea de buzunare localizate de sunet izolat din împrejurimile lor.
Direcția sunetului către o anumită locație este dificilă din cauza modului în care se comportă undele sonore. Pe măsură ce vibrațiile se deplasează prin aer, se răspândesc, în special la frecvențe mai mici. Acest efect, cunoscut sub numele de difracție, face dificilă menținerea audio conținută într-o zonă, în special cu tonuri de bas-grele. Izolarea frecvențelor de sunet este și mai dificilă.
Echipamentele specializate, cum ar fi difuzoarele Parametric Array, pot direcționa vibrațiile de sunet către un punct specific într -un fascicul focalizat. Cu toate acestea, cei de pe calea fasciculului pot auzi în continuare transmisia. Limitarea sunetului numai la locația vizată este încă imposibilă folosind tehnologia curentă.
Pentru a obține o izolare totală a sunetului, cercetătorii de la Universitatea din Pennsylvania și Lawrence Livermore Laboratorul Național au folosit ultrasunete și acustice neliniare pentru a „îndoi” undele sonore pentru a produce vibrații audibile care apar doar într -o locație specifică.
La 20 kHz și mai sus, ecografia este inaudibilă pentru oameni. Majoritatea oamenilor sunt familiarizați cu utilizarea sa în imagistica medicală. Cu toate acestea, se comportă identic cu unde sonore sonore. Prin urmare, este susceptibil la aceleași principii și manipularea valurilor ca un sunet audibil. Cercetătorii au susținut aceste proprietăți pentru a crea o descoperire, denumită „enclave audio”, care folosește ecografia ca purtător pentru frecvențe mai mici. Deoarece ultrasunetele călătorește „în tăcere”, poate transporta sunetele audibile într -o locație, fără ca cineva să -l audă, cu excepția celor din locația țintă.
Cercetătorii au folosit două fascicule cu ultrasunete la frecvențe ușor diferite pentru a face acest lucru. Când grinzile se intersectează, apare un fenomen cunoscut sub denumirea de generare de frecvență a diferenței, creând un sunet audibil.
„Când două fascicule ultrasonice de frecvențe ușor diferite, cum ar fi 40 kHz și 39,5 kHz, se suprapun, creează o nouă undă sonoră la diferența dintre frecvențele lor – în acest caz, 0,5 kHz sau 500 Hz, ceea ce se află în interiorul auzului uman”, au scris autorii studiului. „Sunetul poate fi auzit doar acolo unde se încrucișează grinzile. În afara acelei intersecții, undele cu ultrasunete rămân tăcute.”
O altă inovație cheie a cercetării este îndoirea de sine a fasciculelor cu ultrasunete. Folosind metasurfele acustice, cercetătorii pot controla calea vibrațiilor ultrasonice, curbând eficient grinzile în jurul obstacolelor și permițându -le să se intersecteze într -un anumit punct.
„În mod crucial, am conceput fascicule ultrasonice care se pot îndoi pe cont propriu. În mod normal, undele sonore se deplasează în linii drepte, cu excepția cazului în care ceva le blochează sau le reflectă. Cu toate acestea, folosind metasurfele acustice – materiale specializate care manipulează undele sonore – putem forma fascicule ultrasunete pentru a se îndoi pe măsură ce se deplasează. În mod similar cu modul în care un nivel de sunet este un nivel de sunet. Faza undelor cu ultrasunete, creăm căi de sunet curbate care pot naviga în jurul obstacolelor și se pot întâlni într -o locație țintă specifică. „
Cercetătorii spun că enclavele audio au o gamă vastă de aplicații. Cel mai evident este eliminarea nevoii de căști în multe situații. De exemplu, muzeele ar putea oferi ghiduri audio personalizate care urmează utilizatorii individuali. Pasagerii auto ar putea asculta muzică fără a interfera cu instrucțiunile de navigare ale șoferului. De asemenea, ar putea oferi medii corporative și militare un mijloc alternativ de comunicare sigură.
Autorii recunosc că, în ciuda potențialului său, tehnologia este încă foarte nouă, cu multe provocări de depășit înainte de a fi viabilă din punct de vedere comercial. Distorsiunea neliniară poate afecta calitatea sunetului, iar generarea câmpurilor de ultrasunete de mare intensitate necesare pentru enclavele audio poate fi intensiv în energie. Cercetătorii lucrează pe aceste domenii pentru a face tehnologia mai eficientă și mai practică pentru utilizarea din lumea reală.
Credit de imagine: Jiaxin Zhong și colab.
