Звуков проектор на "акустични лещи" - разбираме как работи технологията

Обсъждаме устройство за предаване на насочен звук. Той използва специални „акустични лещи“, а принципът му на действие наподобява оптичната система на фотоапарат.

За разнообразието от акустични метаматериали

С различни метаматериали, чиито акустични свойства зависят от вътрешната структура, инженери и учени работят от доста дълго време. Например през 2015 г. физиците успяха Тип на 3D принтер, „акустичен диод“ - това е цилиндричен канал, който пропуска въздух, но напълно отразява звука, идващ само от една посока.

Също тази година американски инженери разработиха специален пръстен, който блокира до 94% от шума. Принципът му на действие се основава на Фано резонанс, когато енергията на две интерфериращи вълни е разпределена асиметрично. Говорихме повече за това устройство в един от нашите мнения.

В началото на август стана известна още една аудио разработка. Инженери от университета в Съсекс представени прототип на устройство, което с помощта на два метаматериала („акустични лещи“) и видеокамера ви позволява да фокусирате звука върху конкретен човек. Устройството беше наречено „звуков проектор“.

Как работи

Пред източника на звук (аудио високоговорител) има две „акустични лещи“. Тези лещи представляват 3D отпечатана пластмасова пластина с голям брой дупки. Можете да видите как изглеждат тези „лещи“. бяла книга за разработчици на първа страница (трябва да отворите пълния текст на документа).

Всеки отвор в "аудио обектива" има уникална форма - например неравности по вътрешните стени. Когато звукът преминава през тези отвори, той променя фазата си. Тъй като разстоянието между двете „акустични лещи“ може да се променя с помощта на електрически двигатели, става възможно звукът да се насочи към една точка. Процесът напомня фокусиране на оптиката на камерата.

Фокусирането е автоматично. Това става с помощта на видеокамера (струваща приблизително $12) и специален софтуерен алгоритъм. Той запомня лицето на човека във видеото и проследява движението му в кадъра. След това системата изчислява относителното разстояние и съответно променя фокусното разстояние на проектора.

Къде ще се използва?

Разработчици маркаче в бъдеще системата може да замени слушалките - устройствата ще излъчват звук от разстояние директно към ушите на потребителите. Друга потенциална област на приложение са музеите и изложбите. Посетителите ще могат да слушат лекции от електронни гидове, без да пречат на другите. Разбира се, не можем да не отбележим рекламната сфера - ще бъде възможно да информираме посетителите на магазина за условията на лични промоции.

Но инженерите все още трябва да решат редица проблеми - досега аудиопроекторът може да работи само в ограничен честотен диапазон. По-конкретно, той свири само нотите G (G) до D (D) в третата и седмата октава.

Жителите на Hacker News също виж потенциални правни проблеми. По-конкретно ще е необходимо да се регламентира кой и при какви условия ще може да получава лични рекламни съобщения. В противен случай ще започне хаос в помещенията на търговските центрове. Както казват разработчиците на „аудиопроектора“, този проблем ще бъде частично решен чрез система за разпознаване на лица. Той ще определи дали лицето се е съгласило да получава такива реклами или не.

Така или иначе, все още не се говори за практическото прилагане на технологията „на полето“.

Други начини за предаване на насочен звук

В началото на годината инженери от MIT разработиха технология за предаване на насочен звук с помощта на лазер с дължина на вълната 1900 nm. Той е безвреден за човешката ретина. Звукът се предава с помощта на т.нар фотоакустичен ефекткогато водните пари в атмосферата абсорбират светлинна енергия. В резултат на това в дадена точка от пространството възниква локално повишаване на налягането. Човек може да възприеме възникналите въздушни вибрации с „голо ухо“.

Специалисти от Министерството на отбраната на САЩ разработват подобна технология. Използвайки фемтосекунден лазер, те създават топка от плазма във въздуха и предизвикват звукови вибрации в нея с помощта на друг нанолазер. Вярно е, че по този начин можете да генерирате само рев и неприятен шум, подобен на вой на сирена.

Досега тези технологии не са напуснали лабораторията, но техните аналози започват да „проникват“ в потребителските устройства. Миналата година Новето вече представени аудио високоговорител, който създава "виртуални слушалки" на главата на човек, използвайки ултразвукови вълни. Следователно широкото приемане на технологията за насочен звук е само въпрос на време.

За какво пишем в нашия „Hi-Fi свят”:

Нов ултразвуков сензор ще ви позволи да "слушате" бактерии - как работи
Разработен е метод за звукоизолация, който потиска до 94% от шума - как работи
Как се преместват парчета пластмаса с ултразвук и защо е необходимо
Как да превърнете вашия компютър в радио и други начини за извличане на музика от вашия компютър. системи
Защо различните хора възприемат едни и същи звуци по различен начин?
Има много шум, ще има малко шум: добра хигиена в градовете
Защо кафенетата и ресторантите са станали толкова шумни и какво да правим по въпроса?
Как да превърнете графиките в звук и защо имате нужда от това

Източник: www.habr.com