Microfonul optic recuperează sunetul simțind vibrațiile pe suprafețele de zi cu zi
Privind înainte: Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Beijing au dezvoltat un microfon care nu detectează vibrațiile de aer precum modelele tradiționale. În schimb, surprinde lumina reflectată din mișcări subtile de suprafață. Acest nou dispozitiv-un așa-numit „microfon vizual”-se bazează pe modul în care suprafețele răspund la undele sonore, folosind acele vibrații minuscule pentru a reconstrui informațiile audibile.
Avansul deschide posibilități de ascultare în medii în care se luptă microfoane convenționale – cum ar fi comunicarea printr -o fereastră de sticlă sau monitorizarea sunetului în spații izolate – fără a fi nevoie de transmiterea directă a sunetului.
„Metoda noastră simplifică și reduce costul utilizării luminii pentru a capta sunet, permițând, de asemenea, aplicații în scenarii în care microfoanele tradiționale sunt ineficiente, cum ar fi conversația printr-o fereastră de sticlă”, a explicat Xu-ri Yao, cercetătorul principal al proiectului. „Atâta timp cât există o modalitate de a trece lumina, transmisia sunetului nu este necesară.”
Încercările anterioare de a capta sunetul folosind lumina s-au bazat pe echipamente complicate și scumpe, cum ar fi lasere sau camere de mare viteză. Echipa de la Beijing a adoptat o abordare diferită. Sistemul lor folosește o tehnică numită imagistică cu un singur pixeli, care elimină necesitatea unui senzor de cameră ambalat cu milioane de pixeli. În schimb, folosește un detector de lumină unic și modele de lumină structurate proiectate de un modulator de lumină spațială.
În esență, tehnica funcționează prin proiectarea luminii manipulate pe o țintă și surprinderea schimbărilor minime în luminozitatea reflectată pe măsură ce obiectul vibrează ca răspuns la sunetele din apropiere. Aceste modificări minuscule de intensitate sunt detectate și, prin algoritmi de calcul, convertiți înapoi într -un semnal sonor. Această abordare nu numai că reduce costurile și complexitatea, dar face ca tehnologia să fie mai accesibilă.
„Combinarea imaginilor cu un singur pixel cu metodele de localizare bazate pe Fourier ne-a permis să obținem o detectare a sunetului de înaltă calitate folosind echipamente mai simple și cu un cost mai mic”, a spus Yao. „Sistemul nostru permite detectarea sunetului folosind articole de zi cu zi, cum ar fi carduri de hârtie și frunze, în condiții naturale de iluminare și nu necesită ca suprafața vibratoare să reflecte lumina într -un anumit mod.”
Pentru a demonstra capacitățile sistemului, cercetătorii au testat materiale comune, cum ar fi o carte de hârtie și o frunză, poziționându -le aproximativ o jumătate de metru din surse audio, cum ar fi difuzoarele care joacă numere vorbite și extrase muzicale. Microfonul vizual a reconstruit cu succes audio clar și inteligibil, în special atunci când se utilizează cardul de hârtie. Sunetele cu frecvență mai mică au fost capturate cu o precizie notabilă, în timp ce tonurile mai mari au prezentat o anumită distorsiune-o limitare a echipei parțial atenuate folosind tehnici de procesare a semnalului.
Configurația este, de asemenea, eficientă de date, producând un flux modest de aproximativ 4 MB pe secundă, ceea ce îl face potrivit pentru înregistrarea pe termen lung sau continuă și practică pentru stocare sau transfer de internet.
Cercetătorii au în vedere aplicațiile într -o gamă largă de industrii. Cazurile de utilizare potențială includ comunicarea prin bariere solide, monitorizare la distanță a mediului, observație medicală neintruzivă și diagnosticare industrială avansată.
„În prezent, această tehnologie există încă doar în laborator și poate fi folosită în scenarii speciale în care microfoanele tradiționale nu funcționează”, a menționat Yao. Echipa lucrează acum pentru a îmbunătăți sensibilitatea și precizia, precum și pentru a dezvolta o versiune mai portabilă a sistemului și extinderea gamei sale pentru detectarea sunetului pe distanțe mai lungi.
Privind în viitor, cercetătorii văd potențial cu mult peste laborator-de la detectarea bătăilor inimii și a impulsurilor la distanță până la ajutorarea operațiunilor de căutare și salvare în care microfoanele nu pot fi implementate direct. Deocamdată, sistemul reprezintă un nou mod de a „asculta” folosind posibilități de lumină, de deschidere pentru comunicare și monitorizare în medii anterior inaccesibile microfoanelor convenționale.
