Au début de cette année, lors du salon CES-2018, des scientifiques des universités du Sussex et de Bristol ont présenté une invention révolutionnaire qui, à ma grande surprise, est passée presque inaperçue. Le projet de création d'un tout nouveau transducteur sonore appelé Metasonics constitue une véritable percée technologique dans la gestion des ondes sonores.
A en juger par les données des études expérimentales des Britanniques, leur technologie sera une véritable révolution tant pour les équipements acoustiques spécialisés que pour les systèmes de reproduction sonore domestique. Ceci est un nouveau type de soi-disant une lentille acoustique créée sur la base de métamatériaux, qui est capable de focaliser le son comme un objectif en optique et de modifier de manière flexible l'intensité dans un champ sonore.
Insolite, du point de vue des concepts classiques, les capacités des métamatériaux ont permis aux inventeurs de créer 16 types différents de metacricks, sur la base de laquelle un transducteur unique d'ondes sonores a été développé.
L'appareil vous permet de manipuler librement le champ acoustique. En fait, cela signifie la création de zones locales de reproduction sonore dans un seul espace (par exemple, dans une voiture ou une salle d'exposition) avec un rayonnement sonore étroitement focalisé.
Métamatériaux et application en acoustique expérimentale
Si nous parlons des métamatériaux en général, alors dans les wikis, ils sont définis comme:
«Le métamatériau est un matériau composite dont les propriétés sont déterminées non pas tant par les propriétés de ses éléments constitutifs que par une structure périodique artificiellement créée»
En d'autres termes, les principales propriétés qui nous intéressent sont formées en raison de la structuration spéciale des médias, et de telles propriétés ne peuvent pas être trouvées dans l'environnement naturel. À leur tour, les métamatériaux acoustiques modifient les propriétés du son en raison de leur structure spéciale.
S'il est très brut et pas tout à fait exact, alors les métamatériaux sont obtenus en introduisant d'énormes atomes dans la structure du matériau naturel d'origine. Au cours du développement, le créateur de métamatériaux a la possibilité de modifier les paramètres des structures mises en œuvre. Cela peut changer la forme, la taille ou la période.
L'un des exemples les plus démonstratifs des propriétés de ces matériaux est un métamatériau avec un indice de réfraction "gauche". La vidéo ci-dessous montre schématiquement comment la lumière traverse un tel matériau et ce qui lui arrive.
Des effets similaires et plus complexes utilisant des métamatériaux peuvent être obtenus non seulement avec la lumière, mais aussi avec les ondes sonores. Ainsi, l'idée est venue d'utiliser des métamatériaux comme réflecteurs acoustiques spéciaux, lentilles et «lentilles» particulières.
Les expériences ont montré que l'utilisation de métamatériaux acoustiques permet de contrôler le rayonnement acoustique plus efficacement qu'en utilisant d'autres méthodes connues.
Métasonique - un début réussi pour une future révolution
Malgré le fait que les métamatériaux acoustiques soient étudiés depuis relativement longtemps (depuis le début du zéro), un succès tangible n'a été atteint que l'an dernier. Un prototype fonctionnel d'une lentille acoustique en métamatériaux, capable de créer et de modifier un champ acoustique étroitement focalisé en temps réel, a vu le jour grâce à des scientifiques des universités du Sussex et de Bristol.
Il convient de noter que des dispositifs similaires fournissant une focalisation des ondes acoustiques existaient auparavant, mais n'utilisaient pas de métamatériaux et, par conséquent, étaient statiques et encombrants. Il y a quelque temps, je suis tombé sur des informations sur le développement de la soi-disant Les «taches sonores», cependant, en raison de la complexité de fabrication et de la faible fabricabilité, elles ne sont pas répandues.
Un groupe de chercheurs britanniques dirigé par Sriram Subramanian, professeur d'informatique à l'Université de Sussex, a développé une version mobile du modulateur spatial de son appelé Metasonics.
La conception du convertisseur est basée sur l'utilisation non pas d'un type de métamatériau, mais de 16 structures différentes réalisées sous forme de briques. Ils étaient appelés briques de métamatériaux acoustiques.
Au début de la vidéo ci-dessous, le principe de fonctionnement du transducteur et les champs acoustiques qu'il crée, ainsi que les types de «briques» utilisées pour créer le modulateur, sont démontrés.
La lévitation acoustique démontre bien l'intensité des ondes sonores dans une zone d'espace localisée qui vous permet de construire un nouveau transducteur. De plus, il est beaucoup plus compact que ses homologues fixes existants.
Les développeurs de Metasonics en novembre de l'année dernière ont déjà reçu un investissement initial de 10 000 $ dans un concours à l'Université de Bristol. Il est très probable que, dans un proche avenir, l'entreprise recevra des investissements plus impressionnants. Ils sont souvent comparés à une autre start-up universitaire britannique, Ultrahaptics, qui a commencé en 2013 avec 20000 $ et a attiré 23 millions en mai 2017.
Options d'application
Selon les inventeurs, la lentille peut être utilisée presque partout où il existe un besoin de séparation et de direction des flux sonores. Ainsi, les développeurs considèrent que l'utilisation de Metasonics est la plus prometteuse dans une voiture où le conducteur recevra des informations du navigateur, le passager avant écoutera la radio et le film sera confortablement mis en œuvre sur les sièges arrière sans murs et insonorisation.
De même, en utilisant le convertisseur, vous pouvez exprimer la zone locale dans un musée ou lors d'une exposition (sans audioguides portables gênants). Les possibilités de publicité du modulateur semblent également prometteuses lorsque plusieurs personnes éloignées les unes des autres peuvent diffuser divers flux audio ou diffuser un message publicitaire avec le suivi d'un faisceau sonore focalisé derrière un objet.
Une autre opportunité que les développeurs du projet offrent est l'utilisation de lentilles acoustiques dans les bracelets de fitness, qui aideront à communiquer avec le propriétaire du gadget et fourniront des commentaires lors de la course et des exercices actifs.
L'utilisation du produit n'est pas moins prometteuse pour le zonage audio des locaux. En fait, ce projet peut tuer le marché des écouteurs à domicile, ou au moins supprimer leur position inébranlable en tant que moyen individuel de reproduction sonore.
Les créateurs du méta-miracle «brique» eux-mêmes sont sincèrement convaincus que la technologie Metasonics deviendra un jour aussi répandue que l'écran LCD.
Stade actuel
Actuellement, une équipe de 2 universités est en train de résoudre le problème de la restructuration dynamique des couches de matériaux. Dès que les scientifiques réaliseront cette tâche, plusieurs autres domaines d'application apparaîtront. Entre autres - des échographes de diagnostic compacts, ainsi que des capacités de détection des dommages acoustiques et des instruments thérapeutiques acoustiques.
En fait, les scientifiques ont failli créer des appareils acoustiques fondamentalement nouveaux qui permettent la mise en œuvre de phénomènes tels que la diffusion, la diffraction et la réfraction du son à un coût minimal. Selon les expérimentateurs, il s'agira de modulateurs sonores entièrement numériques contrôlés en temps réel.
Résumé
Après avoir appris sur le modulateur, j'ai été surpris de voir à quel point l'appareil et le matériau sur la base desquels il sera fabriqué sont capables de changer la compréhension actuelle des appareils acoustiques, le rayonnement sonore. Il est évident pour moi que la technologie décrite commencera à gagner en popularité dans quelques années. Je vous serai reconnaissant de votre avis sur les possibilités d'application de cette innovation dans les commentaires. J'espère une discussion animée et correcte.