قدم فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة جديدة لنقل الصوت الاتجاهي باستخدام الليزر. تحت الخفض ، نقول ما هذه التكنولوجيا مبنية عليها.
الصورة PxHere / PDليزر صوت
تقنية الصوت الاتجاهية ، القادرة على توليد دفق صوتي مسموع في مساحة صغيرة من الفضاء ،
معروفة منذ الثمانينات. ومع ذلك ، بالكاد يمكن تسمية الصوت الناتج عن هذه الأنظمة (بما في ذلك الأنظمة الحديثة) بشكل ضيق: فهو يمتد في المتوسط إلى منطقة
يبلغ قطرها 50 سم. يحد الحجم الكبير لمنطقة الطلاء من استخدامها.
يتم استخدامها اليوم لإنشاء "نقاط صوتية" في المتاحف - بحيث يمكن للزوار الاستماع إلى المحاضرات بواسطة الأدلة الإلكترونية وعدم إزعاج الآخرين - لكنها ليست مناسبة لبث دفق صوتي لشخص معين على مسافة كبيرة.
تم حل هذه المشكلة من قبل المهندسين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. اقترحوا استخدام شعاع الليزر بدقة لنقل صوت الاتجاه. يعتمد حلها على
التأثير الضوئي الصوتي ، عندما يمتص بخار الماء في الجو طاقة الضوء. تؤدي هذه العملية إلى زيادة محلية في ضغط الهواء وحدوث اهتزازات الصوت. أي شخص قادر على إدراك هذه التقلبات دون معدات إضافية يمكن ارتداؤها.
كيف يعمل؟
كمصدر للإشعاع ، استخدم مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
ليزر ثوليوم ، والذي يستخدم عادة في الطب والتجميل. الجهاز قادر على توليد الإشعاع بطول موجة من 1900 إلى 2000 نانومتر - نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب للطيف الكهرومغناطيسي. يرجع قرار استخدام ليزر الثوليوم إلى حقيقة أن بخار الماء في الهواء يمتص الأمواج من هذا الطول بالذات. سبب آخر هو أن الضوء بطول موجة 1900 نانومتر غير ضار لشبكية العين والجلد البشري.
اقترح المطورون طريقتان لنقل الصوت. تشتمل الطريقة الأولى على
مُشَكِّل ضوئي صوتي - وهو جهاز يغير شدة الضوء المرسل. إنها تتكون من صفيحة زجاجية يتم فيها إنشاء الموجات فوق الصوتية المتنقل باستخدام محول طاقة كهرضغطية ، مما يغير شدة الحزمة. كانت ميزة هذا الأسلوب هي جودة الصوت المنقول إلى حد ما - فقد
تمكن الباحثون
من إعادة إنتاج تسجيل الكلام وحتى الموسيقى بنجاح.
في الطريقة الثانية لنقل المعلومات الصوتية ، يتم استخدام مرآة دوارة بدلاً من المغير. يقوم بتحريك نقطة الليزر في الفضاء بالقرب من المستمع بسرعة الصوت ، مما يؤدي إلى
تداخل الإشارات الصوتية وتضخيمها.
في هذه الحالة ، تكون جودة الصوت أسوأ من الطريقة الأولى. ومع ذلك ، فإن الصوت نفسه أعلى من ذلك بكثير - تمكن المؤلفون من تحقيق قيمة قدرها 60 ديسيبل على مسافة 2.5 متر (في الحالة الأولى ، كان الحد الأقصى 30 ديسيبل).
حتى الآن ، لم يتمكن المطورون من إنشاء نظام يجمع بين مزايا الصوت وجودة الصوت لكلا الأسلوبين. لكنها سوف تستمر في العمل في هذا الاتجاه. يخطط المهندسون لتطوير طريقة تعتمد على مرآة دوارة. يرجع القرار إلى حقيقة أنه في الحالة الأولى يمكن أن يكون الصوت "أعلى صوتًا" فقط عن طريق ليزر أكثر قوة ، وسيكون بالفعل خطيرًا على البشر.
طرق أخرى لنقل الصوت الاتجاهي
فكرة استخدام الليزر لنقل الصوت عبر مسافة ليست جديدة. تم اقتراح تقنية مماثلة في وزارة الدفاع الأمريكية. لقد استخدموا جهازين بصريين: ليزر فيمتوثانية يخلق كرة بلازما في الهواء ، وجهاز نانولاز مضبوط على مدى طول موجي ضيق ويولد اهتزازات صوتية في هذه الكرة.
نتيجة لذلك ، تسمع ضوضاء غير سارة في الهواء ، على غرار صوت صفارات الإنذار. تم التخطيط لاستخدام الجهاز لحماية الأشياء السرية من الغرباء.
Photo D-Kuru / CC BY-SAتستخدم الميكروويف أيضًا لنقل الصوت الاتجاهي. قبل بضع سنوات ، قامت مجموعة من الباحثين من جامعة إلينوي في شيكاغو
بدراسة إمكانية إرسال إشارة صوتية باستخدام جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي ، وذلك باستخدام عظام الجمجمة البشرية كحامل للاهتزازات الصوتية. تمكن المهندسون من نقل النقرات الصوتية القابلة للتمييز بوضوح ، لكنهم فشلوا في إنتاج أي تسجيلات صوتية معقدة. لم تكن الموجات الصوتية قوية بما فيه الكفاية لهذا الغرض.
هناك طريقة أخرى لتشغيل الصوت في مساحة صغيرة وهي الموجات فوق الصوتية. في العام الماضي ، قدمت Noveto مكبر صوت صوتي يحتوي على مستشعرات ثلاثية الأبعاد تتتبع موضع رأس المستمع. ثم تحسب في أي اتجاه وفي أي زاوية يلزم إرسال الموجات فوق الصوتية
لإنشاء "سماعة رأس افتراضية" في المستمع.
آفاق الصوت الاتجاهي
اليوم ،
يستخدم صوت الاتجاه بشكل رئيسي في المعارض أو في الإعلانات. ومع ذلك ، من المتوقع أن تصبح في المستقبل أداة تسويق أكثر فعالية. على سبيل المثال ، يخططون لاستخدام مكبرات الصوت Noveto جنبًا إلى جنب مع نظام التعرف على الوجوه لنقل الإعلانات المستهدفة إلى المارة في الشارع.
مع طرق جديدة لنقل الصوت ، ستظهر مناطق أخرى من تطبيقها. على سبيل المثال ،
يُقترح استخدام حل المهندسين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في أنظمة الإنذار الشخصي للأشخاص حول الأخطار ، لأن الليزر قادر على نقل الصوت عبر مسافات طويلة جدًا.
قراءة إضافية من "عالم Hi-Fi" الخاص بنا:
هناك الكثير من الضوضاء ، سيكون هناك القليل من الضوضاء: نظافة الصوت في المدن
كيفية تحويل الكمبيوتر إلى راديو