Больше не нужны наушники — создан звук, который сможет услышать лишь один человек

3:21

23.03.2025 11:07

Команда исследователей из Penn State College of Engineering разработала метод управления звуком, который позволяет воспринимать звук только в определённом месте.

Фото: flickr.com by https://www.flickr.com/photos/freestocks, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Микрофон

Эта технология, описанная в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), имеет потенциал революционизировать мир общения и развлечений, возможно, сделав наушники ненужными в будущем.

Представьте себе, что вы едете в метро в час пик и можете слушать любимую музыку без наушников, при этом окружающие вас люди не слышат её. Это стало возможным благодаря новой технологии управления звуком.

Звук — это вибрация, распространяющаяся по воздуху, как волна. Частота вибраций определяет высоту звука: низкие частоты соответствуют глубоким звукам, а высокие — высоким. Звук подвержен явлению дифракции, из-за чего волны распространяются в пространстве, что делает управление звуком сложной задачей.

В новом исследовании исследователи смогли сузить точку восприятия звука, создав локализованные карманы звуковых зон, называемые "слышимыми анклавами". Для этого они использовали ультразвуковые лучи, способные к самогибанию, благодаря специализированным материалам, называемым акустическими метаповерхностями, и ссылались на концепцию нелинейной акустики.

Ультразвук, звуковые волны с частотами, превышающими те, которые мы слышим, могут проникать через многие материалы и взаимодействовать с объектами уникальными способами. Авторы исследования объяснили, что они использовали ультразвук в качестве носителя слышимого звука. Ультразвук молча переносит звук в пространство, становясь слышимым только тогда, когда это необходимо.

Для создания слышимого анклава исследователи использовали два ультразвуковых луча на разных частотах, которые, пересекаясь в пространстве, генерируют новую звуковую волну на частоте, слышимой только в этой точной области.

Авторы добавили, что ключевым явлением является генерация разностной частоты. Когда два ультразвуковых луча немного разных частот, например, 40 кГц и 39,5 кГц, перекрываются, они создают новую звуковую волну, в данном случае 0,5 кГц, что хорошо слышно человеком. Звук можно услышать только там, где лучи пересекаются, в то время как снаруши ультразвуковые волны остаются тихими. Это означает, что можно передать звук одному человеку или определённому месту, не беспокоя других людей.

На данный момент исследователям удалось распространить звук на расстоянии около одного метра от цели и достичь громкости около 60 децибел, что соответствует громкости разговора. Хотя технология всё ещё совершенствуется, её потенциальные возможности могут найти множество приложений в будущем. Это могут быть аудиогиды без наушников в музеях, прослушивание автомобильных маршрутов в частном режиме и снижение шумового загрязнения в городах.