Omawiamy urządzenie do przesyłania dźwięku kierunkowego. Wykorzystuje specjalne „soczewki akustyczne”, a swoją zasadą działania przypomina układ optyczny kamery.
O różnorodności metamateriałów akustycznych
Z różnymi , nad którym właściwości akustyczne zależą od struktury wewnętrznej, nad którą inżynierowie i naukowcy pracowali już od dłuższego czasu. Na przykład w 2015 roku fizycy poradzili sobie na drukarce 3D „dioda akustyczna” - jest to cylindryczny kanał, przez który przechodzi powietrze, ale całkowicie odbija dźwięk dochodzący tylko z jednego kierunku.
Również w tym roku amerykańscy inżynierowie opracowali specjalny pierścień, który blokuje aż 94% hałasu. Na nim opiera się zasada działania , gdy energia dwóch zakłócających się fal rozkłada się asymetrycznie. Więcej o tym urządzeniu rozmawialiśmy w jednym z naszych .
Na początku sierpnia wyszło na jaw kolejne osiągnięcie audio. Inżynierowie z Uniwersytetu w Sussex prototyp urządzenia, które za pomocą dwóch metamateriałów („soczewek akustycznych”) i kamery wideo pozwala skupić dźwięk na konkretnej osobie. Urządzenie nazwano „projektorem dźwięku”.
Jak to działa
Przed źródłem dźwięku (głośnikiem) znajdują się dwie „soczewki akustyczne”. Soczewki te to wydrukowana w 3D plastikowa płytka z dużą liczbą otworów. Można zobaczyć jak te „soczewki” wyglądają w na pierwszej stronie (należy otworzyć pełny tekst dokumentu).
Każdy otwór w „obiektywie audio” ma unikalny kształt – na przykład nierówności na wewnętrznych ściankach. Kiedy dźwięk przechodzi przez te otwory, zmienia swoją fazę. Ponieważ odległość pomiędzy dwoma „soczewkami akustycznymi” można zmieniać za pomocą silników elektrycznych, możliwe staje się skierowanie dźwięku w jeden punkt. Proces ten przypomina ogniskowanie optyki aparatu.
Ustawianie ostrości odbywa się automatycznie. Odbywa się to za pomocą kamery wideo (kosztującej około 12 dolarów) i specjalnego algorytmu oprogramowania. Zapamiętuje twarz osoby na filmie i śledzi jej ruch w kadrze. Następnie system oblicza odległość względną i odpowiednio zmienia ogniskową projektora.
Gdzie będzie używany?
Deweloperzy że w przyszłości system może zastąpić słuchawki – urządzenia będą transmitować dźwięk na odległość bezpośrednio do uszu użytkowników. Kolejnym potencjalnym obszarem zastosowania są muzea i wystawy. Zwiedzający będą mogli wysłuchać wykładów z elektronicznych przewodników, nie przeszkadzając innym. Nie możemy oczywiście nie wspomnieć o sferze reklamowej – będzie możliwość poinformowania osób odwiedzających sklep o warunkach promocji personalnych.
Jednak inżynierowie muszą jeszcze rozwiązać szereg problemów – jak dotąd projektor audio może działać jedynie w ograniczonym zakresie częstotliwości. W szczególności gra tylko nuty od G (G) do D (D) w trzeciej i siódmej oktawie.
Mieszkańcy Hacker News także potencjalne problemy prawne. W szczególności konieczne będzie uregulowanie, kto i na jakich warunkach będzie mógł otrzymywać osobiste przekazy reklamowe. W przeciwnym razie na terenach centrów handlowych zapanuje chaos. Jak twierdzą twórcy „projektora audio”, problem ten częściowo rozwiąże system rozpoznawania twarzy. Ustali, czy dana osoba wyraziła zgodę na otrzymywanie takich reklam, czy nie.
W każdym razie nie ma jeszcze mowy o praktycznym wdrożeniu technologii „w terenie”.
Inne sposoby przesyłania dźwięku kierunkowego
Na początku roku inżynierowie z MIT opracowali technologię przesyłania dźwięku kierunkowego za pomocą lasera o długości fali 1900 nm. Jest nieszkodliwy dla ludzkiej siatkówki. Dźwięk przekazywany jest za pomocą tzw gdy para wodna znajdująca się w atmosferze pochłania energię świetlną. W efekcie w pewnym punkcie przestrzeni następuje lokalny wzrost ciśnienia. Powstałe wibracje powietrza można wyczuć „gołym uchem”.
Specjaliści z Departamentu Obrony USA opracowują podobną technologię. Za pomocą lasera femtosekundowego tworzą w powietrzu kulę plazmy, a za pomocą innego nanolasera powodują w niej wibracje dźwiękowe. To prawda, że w ten sposób można wygenerować jedynie ryk i nieprzyjemny hałas, podobny do wycia syreny.
Jak dotąd technologie te nie opuściły laboratorium, ale ich analogi zaczynają „penetruć” urządzenia użytkowników. W zeszłym roku już Noveto głośnik audio, który za pomocą fal ultradźwiękowych tworzy na głowie „wirtualne słuchawki”. Dlatego powszechne przyjęcie technologii dźwięku kierunkowego jest tylko kwestią czasu.
O czym piszemy w naszym „Świecie Hi-Fi”:
Źródło: www.habr.com