Pada awal tahun ini, pada pameran CES-2018, para ilmuwan dari universitas di Sussex dan Bristol menyajikan penemuan revolusioner, yang mengejutkan saya, nyaris tanpa disadari. Proyek untuk menciptakan transduser suara yang sama sekali baru yang disebut Metasonics dan merupakan terobosan teknologi nyata dalam pengelolaan gelombang suara.
Dilihat oleh data studi eksperimental Inggris, teknologi mereka akan menjadi revolusi nyata baik untuk peralatan akustik khusus dan untuk sistem reproduksi suara rumah tangga. Ini adalah tipe baru yang disebut sebuah lensa akustik yang dibuat berdasarkan metamaterial, yang mampu memfokuskan suara seperti tujuan dalam optik dan secara fleksibel mengubah intensitas dalam bidang suara.
Tidak biasa, dari sudut pandang konsep klasik, kemampuan metamaterial memungkinkan penemu untuk menciptakan 16 jenis yang disebut metacricks, atas dasar di mana transduser gelombang suara yang unik dikembangkan.
Perangkat ini memungkinkan Anda untuk secara bebas memanipulasi bidang akustik. Bahkan, ini berarti penciptaan area lokal reproduksi suara dalam ruang tunggal (misalnya, di mobil atau ruang pameran) dengan radiasi suara yang terfokus secara sempit.
Metamaterial dan aplikasi dalam akustik eksperimental
Jika kita berbicara tentang metamaterial secara umum, maka dalam Wikis mereka didefinisikan sebagai:
"Metamaterial adalah material komposit yang sifatnya ditentukan tidak begitu banyak oleh sifat-sifat unsur penyusunnya seperti oleh struktur periodik yang dibuat secara artifisial"
Dengan kata lain, sifat-sifat utama yang menarik bagi kami terbentuk karena penataan media yang khusus, dan sifat-sifat tersebut tidak dapat ditemukan di lingkungan alami. Pada gilirannya, metamaterial akustik mengubah sifat suara karena struktur khusus mereka.
Jika sangat kasar dan tidak sepenuhnya akurat, maka metamaterial diperoleh dengan memasukkan atom-atom besar ke dalam struktur bahan alami asli. Selama pengembangan, pencipta metamaterial memiliki kemampuan untuk mengubah parameter dari struktur yang diterapkan. Ini dapat mengubah bentuk, ukuran atau periode.
Salah satu contoh paling demonstratif dari sifat bahan tersebut adalah metamaterial dengan indeks bias "sisi kiri". Video di bawah ini secara skematis menunjukkan bagaimana cahaya melewati materi tersebut dan apa yang terjadi padanya.
Efek serupa dan lebih kompleks menggunakan metamaterial dapat dicapai tidak hanya dengan cahaya, tetapi juga dengan gelombang suara. Dengan demikian, muncul ide untuk menggunakan bahan metam sebagai reflektor akustik khusus, lensa dan "lensa" khusus.
Percobaan menunjukkan bahwa penggunaan metamaterial akustik memungkinkan untuk mengontrol radiasi akustik lebih efisien daripada menggunakan metode lain yang dikenal.
Metasonics - awal yang sukses untuk revolusi masa depan
Terlepas dari kenyataan bahwa metamaterial akustik telah dipelajari untuk waktu yang relatif lama (dari awal nol), kesuksesan nyata hanya dicapai tahun lalu. Prototipe kerja lensa akustik yang terbuat dari metamaterial, yang mampu menciptakan dan mengubah bidang akustik yang terfokus secara real time, muncul berkat para ilmuwan dari universitas Sussex dan Bristol.
Perlu dicatat bahwa perangkat serupa yang memberikan fokus gelombang akustik ada sebelumnya, tetapi tidak menggunakan metamaterial dan, oleh karena itu, statis dan tebal. Beberapa waktu yang lalu saya menemukan informasi tentang perkembangan yang disebut "Sound spot", bagaimanapun, karena kompleksitas manufaktur dan rendahnya manufakturabilitas, tidak tersebar luas.
Sekelompok peneliti Inggris yang dipimpin oleh Sriram Subramanian, seorang profesor ilmu komputer di University of Sussex, mengembangkan versi mobile dari modulator suara spasial yang disebut Metasonics.
Desain konverter didasarkan pada penggunaan tidak satu jenis metamaterial, tetapi 16 struktur berbeda yang dibuat dalam bentuk batu bata. Mereka disebut bata metamaterial akustik.
Pada awal video di bawah ini, prinsip operasi transduser dan bidang akustik yang dibuatnya, serta jenis "batu bata" yang digunakan untuk membuat modulator, ditunjukkan.
Pengangkatan akustik menunjukkan dengan baik intensitas gelombang suara di area ruang lokal yang memungkinkan Anda untuk membangun transduser baru. Selain itu, jauh lebih kompak dibandingkan dengan rekan stasioner yang sudah ada sebelumnya.
Pengembang metasonics pada November tahun lalu sudah menerima investasi awal sebesar $ 10.000 dalam sebuah kompetisi di Universitas Bristol. Sangat mungkin bahwa dalam waktu dekat perusahaan akan menerima investasi yang lebih mengesankan. Mereka sering dibandingkan dengan startup universitas Inggris lainnya, Ultrahaptics, yang dimulai pada 2013 dengan $ 20.000 dan menarik 23 juta pada Mei 2017.
Opsi aplikasi
Menurut para penemu, lensa dapat digunakan hampir di mana-mana di mana ada kebutuhan untuk pemisahan dan arah aliran suara. Jadi, para pengembang menganggap penggunaan Metasonics sebagai yang paling menjanjikan di mobil di mana pengemudi akan menerima informasi dari navigator, penumpang kursi depan akan mendengarkan radio, dan film akan nyaman diimplementasikan di kursi belakang tanpa dinding dan kedap suara.
Demikian pula, dengan menggunakan konverter, Anda dapat menyuarakan area lokal di museum atau di pameran (tanpa panduan audio yang tidak nyaman). Kemungkinan modulator untuk beriklan juga tampak menjanjikan ketika beberapa orang yang berada dalam jarak pendek satu sama lain dapat menyiarkan berbagai aliran audio atau menyiarkan pesan iklan dengan melacak berkas suara terfokus di belakang suatu objek.
Peluang lain yang ditawarkan pengembang proyek adalah penggunaan lensa akustik pada gelang kebugaran, yang akan membantu dalam komunikasi dengan pemilik gadget dan memberikan umpan balik saat berlari dan berolahraga aktif.
Yang tidak kalah menjanjikan adalah penggunaan produk untuk zonasi audio tempat tinggal. Bahkan, proyek ini dapat membunuh pasar headphone rumah, atau paling tidak menekan posisi mereka yang tak tergoyahkan sebagai alat reproduksi suara yang individual.
Pencipta "batu bata" meta-miracle sendiri dengan tulus diyakinkan bahwa teknologi Metasonics suatu hari akan menjadi seluas seperti layar LCD.
Tahap saat ini
Saat ini, tim dari 2 universitas sedang sibuk menyelesaikan masalah restrukturisasi dinamis lapisan material. Segera setelah para ilmuwan menyadari tugas ini, beberapa area aplikasi akan muncul. Antara lain - scanner ultrasonik diagnostik kompak, serta kemampuan deteksi kerusakan akustik dan instrumen terapi akustik.
Faktanya, pengembang ilmiah telah hampir menciptakan perangkat akustik baru yang memungkinkan penerapan fenomena seperti hamburan, difraksi, dan pembiasan suara dengan biaya minimal. Menurut para peneliti, ini akan sepenuhnya menjadi modulator suara digital yang dikendalikan secara real time.
Ringkasan
Setelah belajar tentang modulator, saya terkejut betapa banyak perangkat dan bahan yang akan dibuat dapat mengubah pemahaman saat ini tentang perangkat akustik, radiasi suara. Jelas bagi saya bahwa teknologi yang dijelaskan akan mulai mendapatkan popularitas dalam beberapa tahun. Saya akan berterima kasih atas pendapat Anda tentang kemungkinan penerapan inovasi ini di komentar. Saya berharap untuk diskusi yang hidup dan benar.