Представьте, что вы слушаете музыку или подкаст без наушников и при этом никто вокруг не слышит звука. Или ведёте приватный разговор в людном месте, но только запланированный собеседник может услышать ваш голос.
Учёные Университета Пенсильвании и Ливерморской национальной лаборатории разработали новую технологию под названием "аудио-анклавы", которая позволяет создавать локальные карманы звука, изолированные от окружающей среды. Это стало возможным благодаря использованию ультразвука и нелинейной акустики, которые «переносят» слышимые звуковые колебания в определенную точку, не распространяя их вокруг.
Основной сложностью в направлении звука в заданное место является его дифракция — эффект, при котором звуковые волны рассеиваются при движении в пространстве, особенно на низких частотах. Современные устройства, такие как параметрические акустические излучатели, могут концентрировать звук в определённых направлениях, но они всё же не исключают утечки сигнала. Исследователи решили эту проблему, используя ультразвуковые волны с частотой 20 кГц и выше, которые неслышны человеку.
При наложении двух ультразвуковых лучей с немного разными частотами в точке пересечения возникает слышимый звук, возникающий только там, где пересекаются волны. Например, если один луч имеет частоту 40 кГц, а другой 39,5 кГц, на пересечении формируется волна с разницей 500 Гц — частотой, воспринимаемой человеческим ухом.
Одним из ключевых новшеств технологии является самоизгиб ультразвуковых лучей. C помощью акустических метаповерхностей можно управлять направлением ультразвукового сигнала, изгибая его так, чтобы он огибал препятствия и доходил точно до целевой точки. Это напоминает работу линзы, изменяющей путь светового луча.
Потенциальные области применения аудио-анклавов огромны: например, в музеях можно будет предоставлять посетителям персональные аудиогиды, а в машинах пассажиры смогут слушать музыку, не мешая водителю. Также технология может использоваться в военных и корпоративных коммуникациях для зашифрованных аудиосообщений.
Хотя технология ещё находится на ранней стадии и требует доработок, её потенциал в создании персонализированного и защищённого звука потрясающий!