A principios de este año, en la exposición CES-2018, científicos de universidades de Sussex y Bristol presentaron un invento revolucionario que, para mi sorpresa, pasó casi desapercibido. El proyecto para crear un transductor de sonido completamente nuevo llamado Metasonics y es un verdadero avance tecnológico en la gestión de las ondas de sonido.
A juzgar por los datos de estudios experimentales de los británicos, su tecnología será una verdadera revolución tanto para equipos acústicos especializados como para sistemas de reproducción de sonido domésticos. Este es un nuevo tipo de llamado Una lente acústica creada sobre la base de metamateriales, que puede enfocar el sonido como un objetivo en óptica y cambiar de manera flexible la intensidad en un campo de sonido.
Inusual, desde el punto de vista de los conceptos clásicos, las capacidades de los metamateriales permitieron a los inventores crear 16 tipos diferentes de los llamados meta-ladrillos, sobre la base de los cuales se desarrolló un transductor único de ondas de sonido.
El dispositivo le permite manipular libremente el campo acústico. De hecho, esto significa la creación de zonas locales de reproducción de sonido en un solo espacio (por ejemplo, en un automóvil o sala de exposiciones) con radiación de sonido enfocada de manera estrecha.
Metamateriales y aplicación en acústica experimental.
Si hablamos de metamateriales en general, en Wikis se definen como:
"El metamaterial es un material compuesto cuyas propiedades están determinadas no tanto por las propiedades de sus elementos constituyentes como por una estructura periódica creada artificialmente"
En otras palabras, las principales propiedades de interés para nosotros se forman debido a la estructuración especial de los medios, y tales propiedades no se pueden encontrar en el medio ambiente natural. A su vez, los metamateriales acústicos alteran las propiedades del sonido debido a su estructura especial.
Si es muy tosco y no del todo exacto, entonces los metamateriales se obtienen al introducir enormes átomos en la estructura del material natural original. Durante el desarrollo, el creador del metamaterial tiene la capacidad de cambiar los parámetros de las estructuras implementadas. Esto puede cambiar la forma, el tamaño o el período.
Uno de los ejemplos más demostrativos de las propiedades de tales materiales es un metamaterial con un índice de refracción del "lado izquierdo". El siguiente video muestra esquemáticamente cómo la luz pasa a través de dicho material y qué le sucede.
Se pueden lograr efectos similares y más complejos utilizando metamateriales no solo con luz, sino también con ondas de sonido. Así, surgió la idea de utilizar metamateriales como reflectores acústicos especiales, lentes y "lentes" peculiares.
Los experimentos mostraron que el uso de metamateriales acústicos hace posible controlar la radiación acústica de manera más eficiente que el uso de otros métodos conocidos.
Metasonics: un comienzo exitoso para una revolución futura
A pesar de que los metamateriales acústicos se han estudiado durante un tiempo relativamente largo (desde el principio del cero), el éxito tangible se logró solo el año pasado. Gracias a científicos de las universidades de Sussex y Bristol, surgió un prototipo funcional de una lente acústica hecha de metamateriales, capaz de crear y cambiar un campo acústico de enfoque limitado en tiempo real.
Cabe señalar que antes existían dispositivos similares que proporcionan el enfoque de las ondas acústicas, pero que no usaban metamateriales y, por lo tanto, eran estáticos y voluminosos. Hace algún tiempo me encontré con información sobre el desarrollo del llamado Sin embargo, los "puntos de sonido", debido a la complejidad de la fabricación y la baja capacidad de fabricación, no están muy extendidos.
Un grupo de investigadores británicos liderados por Sriram Subramanian, profesor de ciencias de la computación en la Universidad de Sussex, desarrolló una versión móvil del modulador de sonido espacial llamado Metasonics.
El diseño del convertidor se basa en el uso no solo de un tipo de metamaterial, sino de 16 estructuras diferentes que se hacen en forma de ladrillos. Se llamaron ladrillos metamateriales acústicos.
Al comienzo del video a continuación, se demuestran el principio de funcionamiento del transductor y los campos acústicos que crea, así como los tipos de "ladrillos" que se utilizan para crear el modulador.
La levitación acústica demuestra bien la intensidad de las ondas de sonido en un área localizada del espacio que le permite construir un nuevo transductor. Además, es mucho más compacto en comparación con las contrapartes estacionarias existentes anteriormente.
Los desarrolladores de Metasonics en noviembre del año pasado ya recibieron una inversión inicial de $ 10,000 en una competencia en la Universidad de Bristol. Es muy probable que en el futuro cercano la compañía reciba inversiones más impresionantes. A menudo se los compara con otra startup universitaria británica, Ultrahaptics, que comenzó en 2013 con $ 20,000 y atrajo 23 millones en mayo de 2017.
Opciones de aplicación
Según los inventores, la lente se puede usar en casi cualquier lugar donde sea necesario separar y dirigir los flujos de sonido. Por lo tanto, los desarrolladores consideran que el uso de Metasonics es el más prometedor en un automóvil donde el conductor recibirá información del navegador, el pasajero del asiento delantero escuchará la radio y la película se implementará cómodamente en los asientos traseros sin paredes e insonorización.
Del mismo modo, con el convertidor, puede expresar el área local en un museo o en una exposición (sin guías de audio inconvenientes que se puedan usar). Las posibilidades de publicidad del modulador también parecen prometedoras cuando varias personas que se encuentran a poca distancia entre sí pueden transmitir varias transmisiones de audio o emitir un mensaje publicitario con el seguimiento de un haz de sonido enfocado detrás de un objeto.
Otra oportunidad que ofrecen los desarrolladores del proyecto es el uso de lentes acústicas en las pulseras de fitness, lo que ayudará en la comunicación con el propietario del dispositivo y proporcionará comentarios al correr y realizar ejercicios activos.
No menos prometedor es el uso del producto para zonificación de audio de locales residenciales. De hecho, este proyecto puede acabar con el mercado de auriculares domésticos, o al menos suprimir su posición inquebrantable como un medio individual de reproducción de sonido.
Los creadores del meta-milagro "ladrillo" están sinceramente convencidos de que la tecnología Metasonics algún día se generalizará tanto como la pantalla LCD.
Etapa actual
En este momento, un equipo de 2 universidades está ocupado resolviendo el problema de la reestructuración dinámica de las capas de material. Tan pronto como los científicos se den cuenta de esta tarea, aparecerán varias áreas más de aplicación. Entre otros: escáneres de ultrasonido de diagnóstico compactos, así como capacidades de detección de daños acústicos e instrumentos acústicos terapéuticos.
De hecho, los desarrolladores científicos se han acercado a la creación de dispositivos acústicos fundamentalmente nuevos que permiten implementar fenómenos como la dispersión, la difracción y la refracción del sonido con un costo mínimo. Según los experimentadores, estos serán moduladores de sonido totalmente digitales controlados en tiempo real.
Resumen
Al conocer el modulador, me sorprendió cuánto el dispositivo y el material sobre la base de los cuales será capaz de cambiar la comprensión actual de los dispositivos acústicos, la radiación sonora. Para mí es obvio que la tecnología descrita comenzará a ganar popularidad en un par de años. Le agradeceré su opinión sobre las posibilidades de aplicar esta innovación en los comentarios. Espero una discusión animada y correcta.