Инженери разработиха уникален говорител, който може да насочва звука към конкретни слушатели

Нов вид говорител може да насочва звука към един-единствен слушател, като използва акустични и еластични метаматериали, за да фокусира аудиосигнала и да блокира страничното разпространение. Изследователи от Университета за наука и технологии в Поханг (POSTECH) са проектирали този евтин, едноелементен високоговорител, наречен MiPAL.

След пускането си на пазара тази технология обещава да персонализира аудиопреживяванията на обществени места без шумово замърсяване. Системата от високоговорители би могла да помогне за „предаването на звук към един-единствен слушател“. Това звучи като устройство, извадено направо от сценарий на филм за Джеймс Бонд.

В бъдеще бихте могли да гледате екшън филм с много екшън в претъпкано метро без слушалки, а пътникът точно до рамото ви няма да чуе нито един трясък. Вероятно няма да има нито слаб звук, проникващ към околните, нито раздразнени погледи.

„Чрез съвместното проектиране на метаматериалите и ултразвуковото устройство като една система ние преодоляхме едновременно ограниченията, свързани с разходите, сложността и гъвкавостта на дизайна. Изследванията върху акустичните и еластичните метаматериали до голяма степен останаха на етапа на валидиране на принципите и демонстриране на концепциите. Това проучване е първото, което интегрира метаматериалите във функционално устройство и демонстрира потенциала им за практическо приложение.“

заяви професор Джунсук Ро

Светлината се движи по права линия. Звукът обаче по природа се разпространява във всички посоки и прониква в околното пространство. Обичайните параметрични масиви от високоговорители използват сложни и скъпи масиви от стотици излъчватели за фокусиране на звука, докато по-опростените едноелементни конструкции често се провалят, тъй като нежелани вибрации разпръскват звука в странични посоки.

За да се преодолее този проблем, новият високоговорител с висока насоченост използва система от параметрични масиви. Технологията модулира ултразвукови вълни с чуваемо съдържание, за да се възползва от нелинейното поведение на звука във въздуха, като фокусира и насочва звука директно към един-единствен слушател, точно като лъч светлина.

Изследователите интегрираха двойна защита от метаматериали в един преобразувател: акустична метаповърхност отпред действа като леща, оформяща ултразвуковите вълни в тесен лъч. Освен това, задните еластични метаелементи потискат паразитните вибрации, за да блокират страничното изтичане на звука.

Звук, който само вие можете да чуете

Устройството с един елемент насочва звука в широк диапазон от 500Hz до 10kHz. Интересното е, че то обхваща повече от четири октави от чуваемия спектър. При симулирани тестове на седалки в самолет, при които са използвани реални радио и музикални сигнали, добавянето на еластичните метаелементи значително подобри контрола върху посоката на звука, доказвайки, че системата може да доставя изолиран звук до отделни пътници, без да пречи на съседните седалки. Освен с прецизността си при насочването, устройството е проектирано за лесно производство и бърза персонализация.

Тъй като модулните му структури от метаматериали се изработват чрез 3D печат, инженерите могат бързо да адаптират и преконфигурират дизайна, за да отговаря на различни условия, като например различно разстояние между седалките, ъгли на лъча или специфични експлоатационни условия. Въпреки че ерата на слушалките може би няма да приключи скоро, дните, в които се налага да изтърпяваме телефонния разговор на непознат на високоговорител може би скоро ще приключат.

В крайна сметка пътниците в самолети и влакове ще могат да се наслаждават на персонализирани развлечения или съобщения без да използват слушалки. От друга страна, посетителите на музеи биха могли да чуват специално подбрани коментари към експонатите, просто като застанат пред някой от тях.