Neviditeľné zvukové bubliny prenášajú hudbu aj bez použitia slúchadiel

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Systém vytvára zvuk v presne určenom bode.

• Funguje vo frekvenčnom pásme do 4 kHz.

• Zvukové vlny dokážu plynulo obísť pevné prekážky.

Výskumníci z Penn State University vyvinuli technológiu zameranú na tvorbu lokalizovaných oblastí zvuku. Tieto uzavreté zóny nazývajú ako “počuteľné enklávy” a fungujú bez akejkoľvek potreby nosiť slúchadlá. Zvuk v nich počuje iba určený poslucháč, zatiaľ čo jeho okolie zostáva v absolútnom tichu.

Výsledky tohto výskumu nedávno publikoval vedecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences. Hardvérový systém využíva dva ultrazvukové meniče v spojení s akustickými metapovrchmi. Tieto metapovrchy fungujú ako 3D tlačené šošovky navrhnuté na presné ohýbanie zvukových dráh.

Meniče vysielajú ultrazvukové vlny na dvoch mierne odlišných a ľudskému uchu nepočuteľných frekvenciách. Zvukové lúče sa po opustení meniča pohybujú po zakrivených trajektóriách tvaru polmesiaca, kým sa nepretnú. Zvuk je pre ľudské ucho pozdĺž celej tejto dráhy úplne neregistrovateľný.

Až v samotnom bode prieniku nastáva nelineárna interakcia generujúca počuteľnú zvukovú vlnu. Systém efektívne funguje vo frekvenčnom pásme od 125 Hz do 4 kHz. Tento pracovný rozsah plne pokrýva všetky základné potreby pre prenos ľudskej reči aj hudby.

Pri laboratórnych testoch výskumníci úspešne použili plastovú figurínu s mikrofónmi umiestnenými v ušiach. Zároveň umiestnili ďalší merací mikrofón do voľného okolia, aby merali prípadný únik zvuku. Zistili, že akustická počuteľnosť je naozaj obmedzená výhradne na jeden presne definovaný bod.

Emitované lúče sa vďaka svojmu špecifickému zakriveniu dokážu ľahko vyhnúť prekážkam. Môžu tak bez akéhokoľvek fyzického prerušenia obísť hlavu osoby stojacej v dráhe signálu. Tento jav vytvára presvedčivý efekt virtuálneho headsetu aj v úplne otvorenom priestore.

Súčasný demonštračný prototyp dokáže prenášať zvuk na vzdialenosť jedného metra. Veľkosť samotného zdrojového otvoru zariadenia pritom dosahuje šírku len 0,16 m. Hlasitosť prenášaného zvuku sa pohybuje na úrovni 60 dB, čo zodpovedá bežnej medziľudskej konverzácii.

Parametre hlasitosti a prevádzkovej vzdialenosti by sa dali do budúcna navýšiť zosilnením ultrazvuku. Tradičné zvukové systémy trpia neduhom nežiaduceho šírenia vĺn po celej miestnosti. Tento objav odstraňuje potrebu budovať trvalé fyzické protihlukové bariéry v stiesnených zdieľaných priestoroch.

Možné aplikácie zahŕňajú budovanie osobných zón v automobiloch alebo diskrétnu komunikáciu v kanceláriách. Zariadenia dokážu vytvoriť bezpečnú hranicu súkromia bez toho, aby izolovali človeka od pracovného prostredia. Komerčné nasadenie je zatiaľ vzdialené, no teoretický základ technológie je plne funkčný.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Objav otvára cestu k počúvaniu zvuku v zdieľaných priestoroch bez vzájomného vyrušovania ľudí.

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT