Wir diskutieren ein Gerät zur Übertragung von Richtungsschall. Es werden spezielle „akustische Linsen“ verwendet, und das Funktionsprinzip ähnelt dem optischen System der Kamera.
Über die Vielfalt der akustischen Metamaterialien
Mit verschiedenen
Metamaterialien , deren akustische Eigenschaften von der inneren Struktur abhängen, arbeiten Ingenieure und Wissenschaftler seit langem. Zum Beispiel gelang es den Physikern 2015,
eine „akustische Diode“ auf einem 3D-Drucker zu
drucken - es ist ein zylindrischer Kanal, der Luft durchlässt, aber Schall, der nur aus einer Richtung kommt, vollständig reflektiert.
Auch in diesem Jahr haben amerikanische Ingenieure einen speziellen Ring entwickelt, der bis zu 94% des Geräusches blockiert. Das Funktionsprinzip basiert auf der
Fano-Resonanz , wenn die Energie zweier Störwellen asymmetrisch verteilt wird. Wir haben in einem unserer
Beiträge mehr über dieses Gerät gesprochen.
Anfang August wurde über eine weitere Audioentwicklung bekannt. Ingenieure der University of Sussex
stellten einen Prototyp vor, mit dem Sie mithilfe von zwei Metamaterialien („akustische Linsen“) und einer Videokamera den Ton auf eine bestimmte Person fokussieren können. Das Gerät wurde als "Soundprojektor" bezeichnet.
Wie funktioniert es?
Vor der Schallquelle (Audio-Lautsprecher) befinden sich zwei „akustische Linsen“. Diese Linsen sind eine 3D-gedruckte Kunststoffplatte mit einer großen Anzahl von Löchern. Wie diese „Linsen“ aussehen, sehen Sie im
Whitepaper der Entwickler auf der ersten Seite (Sie müssen den vollständigen Text des Dokuments öffnen).
Jedes Loch des „Audioobjektivs“ hat eine einzigartige Form - zum Beispiel Unregelmäßigkeiten an den Innenwänden. Wenn Schall durch diese Löcher tritt, ändert er seine Phase. Da der Abstand zwischen den beiden „akustischen Linsen“ mit Hilfe von Elektromotoren variiert werden kann, wird es möglich, den Schall auf einen Punkt zu lenken. Der Prozess ähnelt der Fokussierung der Kameraoptik.
Die Fokussierung erfolgt automatisch. Hierzu werden eine Videokamera (Kosten ca. 12 USD) und ein spezieller Softwarealgorithmus verwendet. Es merkt sich das Gesicht der Person im Video und verfolgt seine Bewegung im Bild. Ferner berechnet das System die relative Entfernung und ändert dementsprechend die Brennweite des Projektors.
Wo werden sie verwenden
Entwickler stellen
fest, dass das System in Zukunft möglicherweise Kopfhörer ersetzen wird - Geräte senden Ton aus der Ferne direkt in die Ohren der Benutzer. Ein weiterer potenzieller Anwendungsbereich sind Museen und Ausstellungen. Besucher können Vorträge von elektronischen Führern hören und andere nicht stören. Natürlich kann man die Werbesphäre nur beachten - es wird möglich sein, den Besuchern von Geschäften die Bedingungen persönlicher Werbeaktionen mitzuteilen.
Eine Reihe von Problemen müssen die Ingenieure jedoch noch lösen - bisher kann der Audioprojektor nur in einem begrenzten Frequenzbereich arbeiten. Insbesondere werden nur Noten von G (Salz) bis D (Pe) in der dritten und siebten Oktave gespielt.
Die Bewohner von Hacker News
sehen auch potenzielle rechtliche Probleme. Insbesondere muss geregelt werden, wer und unter welchen Bedingungen personalisierte Werbebotschaften erhalten kann. Andernfalls beginnt in den Räumlichkeiten der Einkaufszentren Chaos. Wie die Entwickler des "Audioprojektors" sagen, wird dieses Problem teilweise zur Lösung des Gesichtserkennungssystems beitragen. Es wird bestimmt, ob eine Person ihre Zustimmung zum Erhalt solcher Werbung gegeben hat oder nicht.
In jedem Fall ist von einer praktischen Umsetzung der Technologie „vor Ort“ keine Rede.
Andere Methoden zur Übertragung von Richtungsschall
Anfang des Jahres entwickelten Ingenieure vom MIT eine Technologie zur Übertragung von Richtungsschall mit einem Laser mit einer Wellenlänge von 1900 nm. Es ist harmlos für die menschliche Netzhaut. Schall wird mit dem sogenannten
photoakustischen Effekt übertragen , wenn Wasserdampf in der Atmosphäre die Energie des Lichts absorbiert. Infolgedessen tritt an einem Punkt im Raum ein lokaler Druckanstieg auf. Eine Person kann die Luftschwankungen mit dem „nackten Ohr“ wahrnehmen.
An der Entwicklung einer ähnlichen Technologie waren Spezialisten des US-Verteidigungsministeriums beteiligt. Mit einem Femtosekundenlaser erzeugen sie eine Plasmakugel in der Luft und verursachen mit Hilfe eines anderen Nanolasers Schallschwingungen. Auf diese Weise können Sie zwar nur Rumpeln und unangenehme Geräusche erzeugen, ähnlich wie bei einer heulenden Sirene.
Bisher haben diese Technologien die Grenzen von Labors nicht überschritten, aber ihre Analoga beginnen, in Benutzergeräte "einzudringen". Im vergangenen Jahr hat Noveto bereits
einen Audio-Lautsprecher eingeführt, der mithilfe von Ultraschallwellen „virtuelle Kopfhörer“ auf dem Kopf einer Person erstellt. Daher ist die massive Verbreitung der Directional Sound-Technologie nur eine Frage der Zeit.
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