Marzenie audiofilów na wyciągnięcie ręki? Inżynierzy rozwijają głośniki PAL
Nowy system osiąga efekt kierunkowego przenoszenia sygnału dzięki modulacji ultradźwięków, przez co urządzenie może emitować dźwięk tylko w obrębie określonego obszaru. Przykładem jest głośnik parametryczny (PAL), który wykorzystuje nieliniową interakcję dwóch fal ultradźwiękowych w powietrzu do generowania i koncentrowania dźwięku słyszalnego w określonym kierunku.
W porównaniu z konwencjonalnymi głośnikami, PAL mogą ograniczyć dźwięk do znacznie węższego obszaru. Tradycyjne systemy wymagają jednak dziesiątek, a nawet setek precyzyjnie rozmieszczonych i indywidualnie sterowanych emiterów ultradźwiękowych. Nowsze konstrukcje głośników PAL uprościły sprzęt, ale drgająca membrana może również wzbudzać niepożądane drgania, powodując boczne wycieki dźwięku i osłabiając jego kierunkowość.
Nowy głośnik kierujący dźwięk
Zespół rozwiązał ten problem, integrując dwa rodzaje metamateriałów w jednym przetworniku ultradźwiękowym. Z przodu zamontowano akustyczną metapowierzchnię. Działając jak soczewka dla dźwięku, przekształca ona nieregularne fronty fal ultradźwiękowych emitowanych przez membranę w prostą, wąską wiązkę, podobnie jak laser. Z tyłu umieszczono elastyczne metajednostki. Działając niczym bariera dźwiękowa, tłumią one niepożądane wibracje o wybranych częstotliwościach i zapobiegają przedostawaniu się dźwięku na boki. W efekcie konstrukcja wykorzystuje podwójne zabezpieczenie: skupia dźwięk z przodu i blokuje hałas pasożytniczy z tyłu.
W rezultacie urządzenie jednoelementowe kierowało dźwięk w zakresie częstotliwości od 500 Hz do 10 kHz - ponad cztery oktawy, obejmujące znaczną część spektrum słyszalnego. Naukowcy przeprowadzili również eksperyment symulujący rozmieszczenie miejsc w samolocie, gdzie różne komunikaty lub muzyka mogły docierać do poszczególnych pasażerów, nie przeszkadzając im w podróży. Po odtworzeniu rzeczywistych sygnałów radiowych i muzycznych oraz zmierzeniu natężenia dźwięku pod różnymi kątami naukowcy zaobserwowali wyraźną poprawę po dodaniu elastycznych metajednostek.
Naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pohang twierdzą, że po wprowadzeniu na rynek technologia będzie mogła umożliwić pasażerom samolotów i pociągów słuchanie spersonalizowanych ogłoszeń lub treści bez przeszkadzania osobom znajdującym się obok nich. W muzeach i salach wystawowych wyjaśnień mogli wysłuchać jedynie zwiedzający stojący przed konkretną ekspozycją. "Dźwięk, który tylko ja słyszę", do tej pory widziany jedynie w filmach, już wkrótce może stać się częścią codziennego życia.
