Wir diskutieren über ein Gerät zur Übertragung von gerichtetem Schall. Es verwendet spezielle „akustische Linsen“ und ähnelt in seiner Funktionsweise dem optischen System einer Kamera.
Zur Vielfalt akustischer Metamaterialien
Mit verschiedenen , dessen akustische Eigenschaften von der inneren Struktur abhängen, an dem Ingenieure und Wissenschaftler schon seit längerem arbeiten. Im Jahr 2015 gelang es beispielsweise Physikern auf einem 3D-Drucker eine „akustische Diode“ – ein zylindrischer Kanal, der Luft durchlässt, aber Schall, der nur aus einer Richtung kommt, vollständig reflektiert.
Auch in diesem Jahr haben amerikanische Ingenieure einen speziellen Ring entwickelt, der bis zu 94 % des Lärms blockiert. Sein Funktionsprinzip basiert auf , wenn die Energie zweier interferierender Wellen asymmetrisch verteilt ist. Wir haben in einem unserer Artikel mehr über dieses Gerät gesprochen .
Anfang August wurde eine weitere Audio-Entwicklung bekannt. Ingenieure der University of Sussex ein Prototyp eines Geräts, das es Ihnen mithilfe von zwei Metamaterialien („akustischen Linsen“) und einer Videokamera ermöglicht, den Ton auf eine bestimmte Person zu fokussieren. Das Gerät wurde „Soundprojektor“ genannt.
Wie funktioniert das
Vor der Schallquelle (Audiolautsprecher) befinden sich zwei „akustische Linsen“. Bei diesen Linsen handelt es sich um eine 3D-gedruckte Kunststoffplatte mit vielen Löchern. Wie diese „Linsen“ aussehen, können Sie hier sehen auf der ersten Seite (Sie müssen den vollständigen Text des Dokuments öffnen).
Jedes Loch in der „Audiolinse“ hat eine einzigartige Form – zum Beispiel Unregelmäßigkeiten an den Innenwänden. Wenn Schall durch diese Löcher dringt, ändert er seine Phase. Da der Abstand zwischen den beiden „akustischen Linsen“ mithilfe von Elektromotoren variiert werden kann, wird es möglich, den Schall auf einen Punkt zu richten. Der Vorgang erinnert an das Fokussieren einer Kameraoptik.
Die Fokussierung erfolgt automatisch. Dies geschieht mithilfe einer Videokamera (kostet etwa 12 US-Dollar) und eines speziellen Softwarealgorithmus. Es merkt sich das Gesicht der Person im Video und verfolgt seine Bewegung im Bild. Als nächstes berechnet das System den relativen Abstand und passt die Brennweite des Projektors entsprechend an.
Wo wird es verwendet?
Entwickler dass das System in Zukunft Kopfhörer ersetzen kann – die Geräte übertragen den Ton aus der Ferne direkt an die Ohren der Benutzer. Ein weiterer potenzieller Einsatzbereich sind Museen und Ausstellungen. Besucher können den Vorträgen elektronischer Reiseführer zuhören, ohne andere zu stören. Natürlich dürfen wir den Werbebereich nicht außer Acht lassen – es wird möglich sein, Ladenbesucher über die Bedingungen persönlicher Werbeaktionen zu informieren.
Doch die Ingenieure müssen noch einige Probleme lösen – bisher ist der Audioprojektor nur in einem begrenzten Frequenzbereich einsetzbar. Konkret werden nur die Töne G (G) bis D (D) in der dritten und siebten Oktave gespielt.
Bewohner von Hacker News auch mögliche rechtliche Probleme. Insbesondere muss geregelt werden, wer und unter welchen Bedingungen persönliche Werbebotschaften erhalten dürfen. Andernfalls beginnt in den Räumlichkeiten von Einkaufszentren Chaos. Wie die Entwickler des „Audioprojektors“ sagen, wird dieses Problem teilweise durch ein Gesichtserkennungssystem gelöst. Es wird festgestellt, ob die Person dem Erhalt solcher Werbung zugestimmt hat oder nicht.
Von der praktischen Umsetzung der Technologie „im Feld“ ist jedenfalls noch keine Rede.
Andere Möglichkeiten zur Übertragung von gerichtetem Schall
Anfang des Jahres entwickelten Ingenieure des MIT eine Technologie zur Übertragung von gerichtetem Schall mithilfe eines Lasers mit einer Wellenlänge von 1900 nm. Für die menschliche Netzhaut ist es ungefährlich. Die Schallübertragung erfolgt über das sogenannte wenn Wasserdampf in der Atmosphäre Lichtenergie absorbiert. Dadurch kommt es an einem Punkt im Raum zu einem lokalen Druckanstieg. Die entstehenden Luftschwingungen kann der Mensch mit dem „bloßen Ohr“ wahrnehmen.
Spezialisten des US-Verteidigungsministeriums entwickeln eine ähnliche Technologie. Mit einem Femtosekundenlaser erzeugen sie eine Plasmakugel in der Luft und erzeugen darin mit einem weiteren Nanolaser Schallschwingungen. Zwar kann man auf diese Weise nur Brüllen und unangenehme Geräusche erzeugen, ähnlich dem Heulen einer Sirene.
Bisher haben diese Technologien das Labor nicht verlassen, aber ihre Analoga beginnen, in Benutzergeräte einzudringen. Letztes Jahr, Noveto schon Ein Audiolautsprecher, der mithilfe von Ultraschallwellen „virtuelle Kopfhörer“ auf dem Kopf einer Person erzeugt. Daher ist die flächendeckende Einführung der Richtschalltechnologie nur eine Frage der Zeit.
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Source: habr.com