Un equipo de investigadores del MIT introdujo un nuevo método para transmitir sonido direccional utilizando un láser. Debajo del corte, decimos en qué se basa esta tecnología.
Foto PxHere / PDLáser de sonido
La tecnología de sonido direccional, capaz de generar una secuencia de audio audible en un área pequeña del espacio,
se conoce desde la década de 1980. Sin embargo, el sonido de tales sistemas (incluidos los modernos) difícilmente se puede llamar estrechamente dirigido: en promedio, se extiende a una zona con un
diámetro de 50 centímetros. El gran tamaño del área de recubrimiento limita su uso.
Hoy en día se utilizan para crear "puntos de audio" en los museos, para que los visitantes puedan escuchar las conferencias con guías electrónicas y no interferir con otros, pero no son adecuados para transmitir una transmisión de audio a una persona específica a una gran distancia.
Este problema fue resuelto por ingenieros del MIT. Sugirieron usar un rayo láser preciso para transmitir el sonido direccional. Su solución se basa en el
efecto fotoacústico , cuando el vapor de agua en la atmósfera absorbe la energía de la luz. Este proceso conduce a un aumento local de la presión del aire y a la aparición de vibraciones sonoras. Una persona puede percibir estas fluctuaciones sin equipo portátil adicional.
Como funciona
Como fuente de radiación, los ingenieros del MIT usaron un
láser de tulio , que generalmente se usa en medicina y cosmetología. El dispositivo es capaz de generar radiación con una longitud de onda de 1900 a 2000 nm, el rango infrarrojo cercano del espectro electromagnético. La decisión de usar un láser de tulio se debe al hecho de que el vapor de agua en el aire absorbe mejor las ondas de esta longitud particular. Otra razón es que la luz con una longitud de onda de 1900 nm es inofensiva para la retina del ojo y la piel humana.
Los desarrolladores propusieron dos formas de transmitir sonido. El primer método implica un
modulador acústico-óptico , un dispositivo que cambia la intensidad de la luz transmitida. Consiste en una placa de vidrio sobre la cual se crea una onda ultrasónica viajera usando un transductor piezoeléctrico, que cambia la intensidad del haz. La ventaja de este enfoque fue la calidad bastante alta del sonido transmitido: los investigadores
pudieron reproducir
con éxito la grabación de voz e incluso música.
En el segundo método de transmisión de información de audio, se usa un espejo giratorio en lugar de un modulador. Mueve el punto láser en el espacio cerca del oyente con la velocidad del sonido, lo que conduce a la
interferencia de las señales acústicas y su amplificación.
En este caso, la calidad del sonido es peor que en el primer método. Sin embargo, el sonido en sí es mucho más fuerte: los autores lograron alcanzar un valor de 60 dB a una distancia de 2.5 metros (en el primer caso, el máximo fue de 30 dB).
Hasta ahora, los desarrolladores no han podido crear un sistema que combine las ventajas (volumen y calidad de sonido) de ambos enfoques. Pero continuarán trabajando en esta dirección. Los ingenieros planean desarrollar un método basado en un espejo giratorio. La decisión se debe al hecho de que, en el primer caso, el sonido puede "hacerse más fuerte" solo con un láser más potente, y ya será peligroso para los humanos.
Otros métodos de transmisión de sonido direccional.
La idea de usar un láser para transmitir sonido a distancia no es nueva. Se propuso una tecnología similar en el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Utilizaron dos dispositivos ópticos: un láser de femtosegundo que crea una bola de plasma en el aire y un nanolaser sintonizado a un rango de longitud de onda estrecho y genera vibraciones de sonido en esta bola.
Como resultado, se escucha un ruido desagradable en el aire, similar al sonido de una sirena. Se planea usar el dispositivo para proteger objetos secretos de extraños.
Foto D-Kuru / CC BY-SALas microondas también se utilizan para transmitir sonido direccional. Hace unos años, un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago
estudió la posibilidad de transmitir una señal de audio utilizando un aparato de resonancia magnética, utilizando huesos craneales humanos como un "portador" de vibraciones de sonido. Los ingenieros lograron transmitir clics acústicos claramente distinguibles, pero no pudieron reproducir grabaciones de audio complicadas. Las ondas de sonido no fueron lo suficientemente potentes para esto.
Otra forma de reproducir audio en un área pequeña del espacio es el ultrasonido. El año pasado, Noveto presentó un altavoz acústico que tiene sensores 3D que rastrean la posición de la cabeza del oyente. Luego calcula en qué dirección y en qué ángulo deben enviarse las ondas ultrasónicas para
crear una sensación de "auriculares virtuales" en el oyente.
Perspectivas del sonido direccional.
Hoy en día, el sonido direccional se
utiliza principalmente en exposiciones o en publicidad. Sin embargo, se espera que en el futuro se convierta en una herramienta de marketing más efectiva. Por ejemplo, planean usar altavoces Noveto junto con un sistema de reconocimiento facial para transmitir anuncios dirigidos a los transeúntes en la calle.
Con los nuevos métodos de transmisión de sonido, aparecerán otras áreas de su aplicación. Por ejemplo, se
propone utilizar la solución de ingenieros del MIT en sistemas de advertencia personal de personas sobre los peligros, ya que el láser es capaz de transmitir sonido a distancias muy largas.
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