Уявіть собі, що ви можете слухати свою улюблену пісню чи подкаст уголос, не турбуючи нікого поруч, навіть без навушників. Саме над цим працює команда вчених з Університету штату Пенсильванія. Під керівництвом професора акустики Юнь Цзіна вони винайшли розумний спосіб створення невидимих аудіозон, які називаються «чутними анклавами», де звук можна чути лише в одному точному місці.
Вони використовують ультразвук, який зазвичай не чути людям, а також щось під назвою акустичні метаповерхні — крихітні лінзи, які можуть викривляти звук у певних напрямках. Поєднуючи два ультразвукові промені, що рухаються по криволінійних траєкторіях і зустрічаються в одній точці, вони здатні зробити звук чутним лише в цьому перетині. Як пояснив Цзін: «Людина, яка стоїть у цій точці, може чути звук, тоді як будь-хто, хто стоїть поруч, не чутиме. Це створює бар’єр конфіденційності між людьми для приватного прослуховування».
Щоб це сталося, система включає два ультразвукові динаміки та метаповерхневі лінзи, які були надруковані на 3D-принтері Сяосін Ся з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса. Кожен промінь має дещо іншу частоту, і коли вони зустрічаються, локальна реакція робить звук чутним. Жоден з променів не є гучним сам по собі — звук формується лише в цій спільній точці.
Цзя-Сінь «Джей» Чжун, один із дослідників, поділився тим, як вони протестували цю ідею: «Ми використали імітацію манекена голови та тулуба з мікрофонами у вухах, щоб імітувати те, що чує людина в точках вздовж траєкторії ультразвукового променя, а також третій мікрофон для сканування області перетину. Ми підтвердили, що звук не був чутний, окрім точки перетину, яка створює те, що ми називаємо анклавом».
Одна з найбільших переваг їхнього підходу полягає в тому, що він працює в широкому діапазоні звукових частот — від 125 Гц до 4 кГц, що охоплює більшу частину того, що люди можуть чути. Навіть у приміщеннях, де звук зазвичай відбивається, їхня система добре трималася. І вона також напрочуд компактна: вся установка має розміри близько 16 сантиметрів, що приблизно дорівнює розміру пенала.
«Ми фактично створили віртуальну гарнітуру», – сказав Чжун. На практиці це означає, що хтось, хто стоїть у звуковому анклаві, може чітко чути, що відтворюється, тоді як усі інші навколо взагалі нічого не чують. Це може бути особливо корисним у спільних просторах, таких як автомобілі, класні кімнати чи відкриті офіси.
Наразі звук може поширюватися приблизно на один метр і сягати близько 60 децибелів, що подібно до звичайної гучності розмови. Команда вважає, що вони можуть ще більше розширити ці межі, використовуючи сильніший ультразвук. Все це може здатися футуристичним, але воно ґрунтується на вирішенні базової проблеми: як спрямувати звук лише туди, де він потрібен. Якщо ви захоплюєтеся технологіями та звуковим дизайном, це може відкрити для вас цілий новий світ персоналізованого аудіодосвіду.