No início deste ano, na exposição CES-2018, cientistas de universidades de Sussex e Bristol apresentaram uma invenção revolucionária que, para minha surpresa, passou quase despercebida. O projeto para criar um transdutor de som completamente novo, chamado Metasonics, é um verdadeiro avanço tecnológico no gerenciamento de ondas sonoras.
A julgar pelos dados dos estudos experimentais dos britânicos, sua tecnologia será uma verdadeira revolução, tanto para equipamentos acústicos especializados quanto para sistemas domésticos de reprodução de som. Este é um novo tipo de chamado uma lente acústica criada com base em metamateriais, capaz de focalizar o som como objetivo na óptica e alterar de forma flexível a intensidade no campo sonoro.
Incomum, do ponto de vista dos conceitos clássicos, as capacidades dos metamateriais permitiram aos inventores criar 16 tipos diferentes de metacricks, com base nos quais um transdutor exclusivo de ondas sonoras foi desenvolvido.
O dispositivo permite que você manipule livremente o campo acústico. De fato, isso significa a criação de áreas locais de reprodução de som em um único espaço (por exemplo, em um carro ou salão de exposições) com radiação sonora com foco estreito.
Metamateriais e aplicação em acústica experimental
Se falamos de metamateriais em geral, então nos Wikis eles são definidos como:
“Metamaterial é um material composto cujas propriedades são determinadas não tanto pelas propriedades de seus elementos constituintes, como por uma estrutura periódica criada artificialmente”
Em outras palavras, as principais propriedades de interesse para nós são formadas devido à estrutura especial da mídia, e essas propriedades não podem ser encontradas no ambiente natural. Por sua vez, os metamateriais acústicos alteram as propriedades do som devido à sua estrutura especial.
Se é muito bruto e não é totalmente preciso, os metamateriais são obtidos através da introdução de átomos enormes na estrutura do material natural original. Durante o desenvolvimento, o criador do metamaterial tem a capacidade de alterar os parâmetros das estruturas implementadas. Isso pode alterar a forma, tamanho ou período.
Um dos exemplos mais demonstrativos das propriedades de tais materiais é um metamaterial com um índice de refração do "lado esquerdo". O vídeo abaixo mostra esquematicamente como a luz passa por esse material e o que acontece com ele.
Efeitos semelhantes e mais complexos usando metamateriais podem ser alcançados não apenas com luz, mas também com ondas sonoras. Assim, surgiu a ideia de usar metamateriais como refletores acústicos especiais, lentes e “lentes” peculiares.
Os experimentos mostraram que o uso de metamateriais acústicos permite controlar a radiação acústica com mais eficiência do que outros métodos conhecidos.
Metasonics - um começo bem-sucedido de uma futura revolução
Apesar de os metamateriais acústicos serem estudados há um tempo relativamente longo (desde o início do zero), o sucesso tangível foi alcançado apenas no ano passado. Um protótipo funcional de uma lente acústica feita de metamateriais, capaz de criar e alterar um campo acústico estreitamente focado em tempo real, apareceu graças a cientistas das universidades de Sussex e Bristol.
Deve-se notar que dispositivos semelhantes que fornecem foco de ondas acústicas já existiam antes, mas não usavam metamateriais e, portanto, eram estáticos e volumosos. Há algum tempo, encontrei informações sobre o desenvolvimento do chamado “Pontos de som”, no entanto, devido à complexidade da fabricação e à baixa capacidade de fabricação, não é generalizado.
Um grupo de pesquisadores britânicos liderados por Sriram Subramanian, professor de ciência da computação na Universidade de Sussex, desenvolveu uma versão móvel do modulador espacial de som chamado Metasonics.
O design do conversor baseia-se no uso de não um tipo de metamaterial, mas de 16 estruturas diferentes feitas na forma de tijolos. Eles foram chamados de tijolo metamaterial acústico.
No início do vídeo abaixo, são demonstrados o princípio de operação do transdutor e os campos acústicos que ele cria, bem como os tipos de "tijolos" usados para criar o modulador.
A levitação acústica demonstra bem a intensidade das ondas sonoras em uma área localizada do espaço que permite a construção de um novo transdutor. Além disso, é muito mais compacto em comparação com as contrapartes estacionárias existentes anteriormente.
Os desenvolvedores de Metasonics em novembro do ano passado já receberam um investimento inicial de US $ 10.000 em uma competição na Universidade de Bristol. É muito provável que em um futuro próximo a empresa receba investimentos mais impressionantes. Eles são frequentemente comparados a outra startup universitária britânica, a Ultrahaptics, que começou em 2013 com US $ 20.000 e atraiu 23 milhões até maio de 2017.
Opções de aplicação
De acordo com os inventores, a lente pode ser usada em quase todos os lugares onde há necessidade de separação e direção dos fluxos sonoros. Assim, os desenvolvedores consideram o uso do Metasonics o mais promissor em um carro onde o motorista receberá informações do navegador, o passageiro do banco da frente ouvirá o rádio e o filme será confortavelmente implementado nos bancos traseiros, sem paredes e isolamento acústico.
Da mesma forma, usando o conversor, você pode expressar a área local em um museu ou em uma exposição (sem guias de áudio inconvenientes e vestíveis). As possibilidades de publicidade do modulador também parecem promissoras quando várias pessoas que estão a uma curta distância uma da outra podem transmitir vários fluxos de áudio ou transmitir uma mensagem publicitária rastreando um feixe de som focado atrás de um objeto.
Outra oportunidade que os desenvolvedores do projeto oferecem é o uso de lentes acústicas em pulseiras de fitness, que ajudarão na comunicação com o proprietário do gadget e fornecerão feedback durante a execução e exercícios ativos.
Não menos promissor é o uso do produto para o zoneamento de áudio de instalações residenciais. De fato, esse projeto pode matar o mercado de fones de ouvido domésticos ou pelo menos suprimir sua posição inabalável como meio individual de reprodução de som.
Os criadores do meta-milagre “tijolo” estão sinceramente convencidos de que a tecnologia Metasonics um dia se tornará tão difundida quanto a tela LCD.
Estágio atual
No momento, uma equipe de 2 universidades está ocupada resolvendo a questão da reestruturação dinâmica das camadas de material. Assim que os cientistas realizarem essa tarefa, várias outras áreas de aplicação aparecerão. Entre outros - scanners de ultra-som de diagnóstico compactos, bem como recursos de detecção de danos acústicos e instrumentos terapêuticos acústicos.
De fato, os cientistas chegaram perto de criar fundamentalmente novos dispositivos acústicos que permitem a implementação de fenômenos como espalhamento, difração e refração do som com custo mínimo. Segundo os pesquisadores, estes serão moduladores de som totalmente digitais controlados em tempo real.
Sumário
Tendo aprendido sobre o modulador, fiquei surpreso com o quanto o dispositivo e o material com base no qual ele será produzido são capazes de mudar o entendimento atual dos dispositivos acústicos, a radiação sonora. É óbvio para mim que a tecnologia descrita começará a ganhar popularidade em alguns anos. Serei grato por sua opinião sobre as possibilidades de aplicar essa inovação nos comentários. Espero uma discussão animada e correta.