Co kdybyste mohli poslouchat hudbu nebo podcast bez sluchátka nebo sluchátka a bez rušení někoho kolem vás? Nebo máte soukromý rozhovor na veřejnosti, aniž by vás slyšeli ostatní lidé?
Schopnost odesílat zvuk, který se stává slyšitelným pouze na konkrétním místě, by mohla transformovat zábavu, komunikaci a prostorové zvukové zážitky.
Co je to zvuk?
Zvuk je vibrace
Frekvence těchto vibrací je to, co určuje hřiště. Nízké frekvence odpovídají hlubokým zvukům, jako je basový buben; Vysoké frekvence odpovídají ostrým zvukům, jako je píšťalka.
Zvuk se skládá z částic pohybujících se v nepřetržité vlně. (Obrázek kredit: Daniel A. Russell , CC By-NC-ND )
Ovládání, kam jde zvuk, je obtížné kvůli jevu nazývá se difrakce
Některé zvukové technologie, například Parametrické reproduktory pole Zaměřené zvukové paprsky
Věda o zvukových enklávách
Našli jsme nový způsob, jak poslat zvuk jednomu konkrétnímu posluchači: prostřednictvím samoobslužných ultrazvukových paprsků a konceptu zvaného nelineární akustika.
Ultrazvuk označuje zvukové vlny s frekvencemi nad rozsahem lidského sluchu nebo nad 20 kHz. Tyto vlny cestují vzduchem jako normální zvukové vlny, ale jsou pro lidi neslyšitelné. Protože ultrazvuk může proniknout mnoha materiály a interagovat s objekty jedinečným způsobem, je široce používán pro lékařské zobrazování průmyslové aplikace
V naší práci jsme použili ultrazvuk jako nosič pro zvukový zvuk. Může přepravovat zvuk tiše vesmírem – být slyšitelný pouze v případě, že je to žádoucí. Jak jsme to udělali?
Normálně zvukové vlny Kombinujte lineárně
To je klíč k naší technice: Používáme dva ultrazvukové paprsky na různých frekvencích, které jsou samy o sobě zcela tiché. Ale když oni protínajte se ve vesmíru
Související: Tato sluchátka pro potlačování šumu mohou díky hlubokému učení filtrovat specifické zvuky na příkaz
Zvukové enklávy se vytvářejí na křižovatce dvou ultrazvukových paprsků. (Obrázek kredit: Jiaxin Zhong et al./pnas , CC By-NC-ND )
Je důležité, že jsme navrhli ultrazvukové paprsky, které se mohou ohýbat samy o sobě. Normálně zvukové vlny cestují v přímých liniích, pokud něco neblokuje nebo je odráží. Nicméně pomocí Akustické metasurfaces zakřivené zvukové cesty
Klíčovým jevem ve hře je to, co se nazývá generování frekvence rozdílu
To znamená, že můžete doručit zvuk na konkrétní místo nebo osobu, aniž byste narušili ostatní lidi, když zvuk cestuje.
Postupující ovládání zvuku
Schopnost vytvářet zvukové enklávy má mnoho potenciálních aplikací.
Zvukové enklávy by mohly umožnit personalizovaný zvuk ve veřejných prostorech. Například muzea by mohla návštěvníkům poskytnout různé zvukové průvodce bez sluchátek a knihovny by mohly studentům umožnit studovat zvukovými lekcemi, aniž by narušily ostatní.
V autě mohli cestující poslouchat hudbu, aniž by odvrátili řidiče od pokynů pro slyšení navigace. Kanceláře a vojenské nastavení by také mohly těžit z lokalizovaných zón řeči pro důvěrné konverzace. Zvukové enklávy by mohly být také přizpůsobeny k zrušení šumu v určených oblastech, vytvoření tichých zón pro zlepšení zaměření na pracovištích nebo snížení znečištění hluku ve městech.
To není něco, co bude v nejbližší budoucnosti na polici. Například výzvy zůstávají pro naši technologii. Nelineární zkreslení může ovlivnit kvalitu zvuku. A energetická účinnost je dalším problémem-přeměnka ultrazvuku na zvukový zvuk vyžaduje pole s vysokou intenzitou, která mohou být energeticky náročná na generování.
Navzdory těmto překážkám představují zvukové enklávy zásadní posun v ovládání zvuku. Předefinováním, jak zvuk interaguje s prostorem, otevíráme nové možnosti pohlcujících, efektivních a personalizovaných zvukových zážitků.
Tento upravený článek je znovu publikován Konverzace Podle licence Creative Commons. Přečtěte si Původní článek
