Конус тиші, як в «Дюні»: звукові бульбашки дозволять слухати музику без навушників

Розробники з Університету Пенсільванії створили локалізовані звукові зони, схожі на бульбашки, чути звук у яких може тільки людина, що перебуває в середині такої бульбашки.

Навіть у закритих приміщеннях та невеликих кімнатах людина, що знаходиться у такій звуковій зоні, буде чути звук, тоді як ті, хто перебуває поряд — ні.

Для цього науковці використали два ультразвукових перетворювачі, що спрямовують хвилі за межами діапазону людського слуху на акустичні метаповерхні у вигляді 3D-лінз. Матеріали та геометрія цих поверхонь дозволяють спрямовувати звукові хвилі у певних напрямках.

Ці хвилі рухаються за траекторіями у формі напівмісяця, перетинаючись у певній точці. У цій точці за рахунок нелінійної акустичної взаємодії генерується звук. Самі по собі ці хвилі неможливо почути, звук стає чутно тільки у місці їхнього перетину.

Перевірка системи проводилась із використанням манекену людини з мікрофонами у вухах, які імітували людський слух. Ще один мікрофон сканував навколишнє середовище та надавав підтвердження, що звук чутно тільки у місці перетину ультразвукових хвиль.

Акустичну систему перевіряли у різних умовах, серед іншого, у приміщеннях з нормальною реверберацією. Це дозволяє припустити, що її можна використовувати у таких приміщеннях як класні кімнати, транспортні засоби та навіть на відкритому просторі.

Наразі розробники домоглись того, що система може передавати звук на відстань близько метра із гучністю до 60 децибел, що приблизно відповідає рівню звичайної розмови.

На думку дослідників, вони можуть збільшити відстань та потужність системи за рахунок збільшення інтенсивності ультразвукових хвиль.

Попередні спроби створення систем спрямованого звуку часто будувались на використанні великої кількості  складних динаміків. Підхід команди Penn State, що використовує метаповерхні для спрямовування звуку, пропонує гнучкіше і точніше рішення. Однак установка надзвичайно велика, наразі незрозуміло, як її можна буде зменшити для подальшого використання у сучасних електронних гаджетах. 

Результати дослідження опубліковані у журналі PNAS

Джерело: ZMEScience