Розгляньте для вашого задоволення наступний рубіж звукових чудес: так звані «чутні острівці», де тільки ви можете чути звук, не заважаючи нікому іншому у відкритому просторі — навушники не потрібні.
Розроблена групою дослідників з Університету штату Пенсільванія, чиє дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, ця технологія може створювати ізольовані від навколишнього середовища звукові кишені, які можна направити на певне місце, потенційно виділяючи когось серед натовпу.
Важливо те, що звукові хвилі, зокрема ультразвукові хвилі, що використовуються для створення чутних острівців, не чути на шляху їх поширення і вони навіть можуть бути вигнуті, щоб уникати перешкод. Тільки досягнувши своєї мети, звукові хвилі уловлюються людськими вухами.
"По суті, ми створили віртуальну гарнітуру", - сказав провідний автор Цзясінь Чжун, дослідник акустики з Університету штату Пенсільванія, у заяві про роботу. "Хтось у межах чутного анклаву може чути те, що призначене тільки для нього, що дозволяє створювати звукові та тихі зони".
Чжун і його співавтор професор акустики з Університету штату Пенсільванія, Юнь Цзін пояснюють в есе для The Conversation, що звукові хвилі переломлюються або розсіюються в міру свого поширення, особливо на низьких частотах. Це ускладнює їхнє підтримування.
Щоб обійти цю проблему, дослідники використовують два пучки ультразвукових хвиль — типу, що використовується в медичній візуалізації, — які вібрують на частоті, яка набагато перевищує людський слух, як «носій чутного звуку». Таким чином, під час поширення вони безшумні для людських вух і стають чутними лише тоді, коли досягають своєї мети.
«Людина, яка стоїть у цій точці, може чути звук, у той час, як будь-хто, хто стоїть поруч, — ні», — сказав Цзін у заяві.
Але що якщо на шляху є перешкоди? Ось тут і з'являється ще одна ключова новація: ультразвукові промені, які можуть згинатися. Щоб домогтися цього, дослідники використовували «акустичні метаповерхні», які можуть точно маніпулювати траєкторіями звукових хвиль у міру їхнього поширення – «подібно до того, як оптична лінза заломлює світло», – написали Чжун та Цзін у The Conversation.
Інша особливість — перетворення ультразвукових променів на те, що ми можемо чути. Це досягається шляхом проєктування кожного променя на різних частотах — наприклад, один на 40 000 Гц і один на 39 500 Гц. Коли вони перетинаються, промені генерують нову звукову хвилю, рівну різниці між променями, створюючи в цьому сценарії звукову хвилю на частоті 500 Гц, що зручно в середньому діапазоні людського слуху.
"Щоб протестувати систему, ми використали імітований манекен голови та тулуба з мікрофонами всередині вух, щоб імітувати те, що чує людина в точках уздовж траєкторії ультразвукового променя, а також третій мікрофон для сканування області перетину", - пояснив Чжун у заяві. "Ми підтвердили, що звук не був чутний, за винятком точки перетину, що створює те, що ми називаємо анклавом".
Зараз дослідники кажуть, що вони можуть створювати ці чутні анклави на відстані близько трьох футів за помірних 60 децибелів, що приблизно відповідає гучності розмови. Хоча вони попереджають, що технологія ще далека від виходу до ринку, потенційні області використання захоплюють. У громадських місцях аудіоанклави можуть забезпечувати звуком певні групи, не заважаючи іншим, наприклад, у бібліотеці чи музеї, пишуть дослідники у своєму есе. Потенційно це може навіть використовуватися для шумозаглушення на цілій території, забезпечуючи тишу та спокій у містах, забруднених шумом.
Джерела: The Conversation
