Uma equipe de pesquisadores do MIT introduziu um novo método de transmissão de som direcional usando um laser. Sob o corte, dizemos em que essa tecnologia é construída.
Foto PxHere / PDLaser de som
A tecnologia de som direcional, capaz de gerar um fluxo de áudio audível em uma pequena área do espaço,
é conhecida desde os anos 80. No entanto, o som desses sistemas (incluindo os modernos) dificilmente pode ser chamado de alvo restrito: em média, se estende a uma zona com um
diâmetro de 50 centímetros. O tamanho grande da área de revestimento limita seu uso.
Hoje eles são usados para criar "pontos de áudio" em museus - para que os visitantes possam ouvir palestras por guias eletrônicos e não incomodar outros - mas não são adequados para transmitir um fluxo de áudio a uma pessoa específica a uma grande distância.
Esse problema foi resolvido pelos engenheiros do MIT. Eles sugeriram o uso de um raio laser precisamente para transmitir o som direcional. Sua solução é baseada no
efeito fotoacústico , quando o vapor de água na atmosfera absorve a energia da luz. Esse processo leva a um aumento local da pressão do ar e à ocorrência de vibrações sonoras. Uma pessoa é capaz de perceber essas flutuações sem equipamento adicional que possa ser usado.
Como isso funciona
Como fonte de radiação, os engenheiros do MIT usaram um
laser de túlio , geralmente usado em medicina e cosmetologia. O dispositivo é capaz de gerar radiação com um comprimento de onda de 1900 a 2000 nm - a faixa de infravermelho próximo do espectro eletromagnético. A decisão de usar um laser de túlio deve-se ao fato de que o vapor de água no ar absorve melhor as ondas desse comprimento específico. Outra razão é que a luz com comprimento de onda de 1900 nm é inofensiva para a retina do olho e da pele humana.
Os desenvolvedores propuseram duas maneiras de transmitir som. O primeiro método envolve um
modulador acústico-óptico - um dispositivo que altera a intensidade da luz transmitida. Consiste em uma placa de vidro na qual uma onda ultrassônica itinerante é criada usando um transdutor piezoelétrico, alterando a intensidade do feixe. A vantagem dessa abordagem foi a alta qualidade do som transmitido - os pesquisadores foram
capazes de reproduzir
com sucesso a gravação de fala e até música.
No segundo método de transmissão de informações de áudio, um espelho rotativo é usado em vez de um modulador. Move o ponto do laser no espaço próximo ao ouvinte com a velocidade do som, o que leva à
interferência dos sinais acústicos e à sua amplificação.
Nesse caso, a qualidade do som é pior do que no primeiro método. No entanto, o som em si é muito mais alto - os autores conseguiram atingir um valor de 60 dB a uma distância de 2,5 metros (no primeiro caso, o máximo era 30 dB).
Até o momento, os desenvolvedores não conseguiram criar um sistema que combina as vantagens - volume e qualidade do som - de ambas as abordagens. Mas eles continuarão a trabalhar nessa direção. Os engenheiros planejam desenvolver um método baseado em um espelho rotativo. A decisão se deve ao fato de que, no primeiro caso, o som pode ser "mais alto" apenas por um laser mais poderoso, e já será perigoso para os seres humanos.
Outros métodos de transmissão de som direcional
A idéia de usar um laser para transmitir som à distância não é nova. Uma tecnologia semelhante foi proposta no Departamento de Defesa dos EUA. Eles usaram dois dispositivos ópticos: um laser de femtossegundos que cria uma bola de plasma no ar e um nanolaser sintonizado em uma faixa estreita de comprimento de onda e gerar vibrações sonoras nessa bola.
Como resultado, um ruído desagradável é ouvido no ar, semelhante ao som de uma sirene. O dispositivo foi planejado para ser usado para proteger objetos secretos de estranhos.
Foto D-Kuru / CC BY-SAAs microondas também são usadas para transmitir som direcional. Alguns anos atrás, um grupo de pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago
estudou a possibilidade de transmitir um sinal de áudio usando um aparelho de ressonância magnética, usando ossos cranianos humanos como um "transportador" de vibrações sonoras. Os engenheiros conseguiram transmitir cliques acústicos claramente distinguíveis, mas não conseguiram reproduzir gravações complicadas de áudio. As ondas sonoras não eram poderosas o suficiente para isso.
Outra maneira de reproduzir áudio em uma pequena área do espaço é o ultrassom. No ano passado, a Noveto introduziu um alto-falante acústico que possui sensores 3D que rastreiam a posição da cabeça do ouvinte. Ela calcula em que direção e em que ângulo as ondas ultrassônicas precisam ser enviadas para
criar uma sensação de "fone de ouvido virtual" no ouvinte.
Perspectivas para o som direcional
Hoje, o som direcional é
usado principalmente em exposições ou em publicidade. No entanto, espera-se que no futuro se torne uma ferramenta de marketing mais eficaz. Por exemplo, eles planejam usar os alto-falantes Noveto junto com um sistema de reconhecimento de rosto para transmitir anúncios direcionados aos transeuntes na rua.
Com novos métodos de transmissão de som, outras áreas de sua aplicação serão exibidas. Por exemplo,
propõe- se que a solução de engenheiros do MIT seja usada em sistemas de alerta pessoal de pessoas sobre perigos, uma vez que o laser é capaz de transmitir som a longas distâncias.
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