Новаторска звукова технология може скоро да позволи на хората да се насладят на лични изживявания, слушайки музика на обществени места без слушалки и без да безпокоят хората наблизо.
Учени са разработили метод за създаване на локализирани звукови зони, гарантиращи, че само желаещият слушател ще чуе звука. Използвайки високочестотни ултразвукови вълни, изследователите могат да насочат звука към определено място, като същевременно поддържат тиха околната среда.
Тази иновация може да промени начина, по който хората възприемат музика, подкасти и разговори в споделена среда.
Контролът на звука винаги е бил предизвикателство
Звукът се разпространява като вълни във въздуха, създадени от вибрации, които събират и разреждат въздушните молекули. Тези вълни естествено се разпространяват поради дифракция, което затруднява контрола накъде отива звукът. Подобно на барабанен ритъм, нискочестотните звуци се разпространяват още по-далеч, защото имат по-големи дължини на вълната.
Настоящите технологии, като високоговорители с параметричен масив, могат да фокусират звука в една посока. Но те позволяват аудиото да се чува по цялата измината траектория, което прави истинската звукоизолация невъзможна - досега.
Звукът се състои от частици, движещи се в непрекъсната вълна. Кредит: Daniel A. Russell, CC BY-NC-ND
Как работи технологията
Изследователите са открили нов начин за насочване на звук с помощта на ултразвукови лъчи - вълни над 20 kHz, отвъд човешкия слух. Тези вълни се движат безшумно във въздуха, докато не стигнат до целта, където взаимодействат и възпроизвеждат звукови звуци само на това място.
Процесът се основава на явление, наречено генериране на разлика в честотата. Когато два ултразвукови лъча с леко различни честоти се пресичат, те създават нова звукова вълна с честота, която хората могат да чуят.
Например, ако лъч от 40 kHz се пресича с лъч от 39,5 kHz, разликата - 500 Hz - попада в обхвата на човешкия слух. Резултатът е звук само в пресечната точка, който остава безшумен навсякъде другаде.
Самоогъващите се звукови вълни преодоляват препятствията
За разлика от традиционните звукови вълни, които се движат по прави линии, тази технология може да пречупва звука, за да достигне до определени места. Учените постигат това с помощта на акустични метаповърхности, специално проектирани материали, манипулиращи звукови вълни.
Тези метаповърхности променят формата на ултразвуковите вълни като леща, която пречупва светлината, позволявайки им да се извиват около обекти. Този прецизен контрол позволява аудиото да бъде доставено до един човек или място, дори в претъпкано пространство.
Потенциални приложения в ежедневието
Тази иновация може да направи революция в начина, по който хората възприемат звука на обществени места. Музеите биха могли да предложат различни аудио гидове на посетителите, без да има нужда от слушалки.
Библиотеките могат да позволят на учениците да слушат уроци, без да пречат на другите, а автомобилите могат да позволят на пътниците да се наслаждават на музика, докато шофьорите се концентрират върху инструкциите за навигация.
Тази технология може потенциално да създаде частни зони за слушане в офиси и военни среди, елиминирайки нуждата от звукоизолирани стаи.
Може дори да се адаптира за премахване на шума в определени зони, създаване на тихи зони на натоварени работни места или намаляване на шумовото замърсяване в градска среда.
Предизвикателства и пътят напред
Въпреки потенциала си, технологията е изправена пред предизвикателства, преди да стане достъпна в търговската мрежа. Качеството на звука остава проблем, тъй като нелинейното изкривяване може да повлияе на яснотата. Консумацията на енергия е другият проблем - производството на звук, базиран на ултразвук, изисква високи нива на мощност.
Изследователите смятат, че този пробив представлява голяма промяна в акустичната технология. Чрез промяна на начина, по който звукът взаимодейства с пространството, те откриват нови възможности за персонализирани, завладяващи и контролирани аудио изживявания.
Справка: J. Zhong,J. Ji,X. Xia,H. Heo,& Y. Jing, Audible enclaves crafted by nonlinear self-bending ultrasonic beams, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (12) e2408975122, https://doi.org/10.1073/pnas.2408975122 (2025)
Източник: Researchers created sound that can bend itself through space, reaching only your ear in a crowd, Тhe Сonversation
