Projetor de som com “lentes acústicas” - entendemos como a tecnologia funciona

Discutimos um dispositivo para transmitir som direcional. Ele usa “lentes acústicas” especiais e o princípio de sua operação se assemelha ao sistema óptico da câmera.

Sobre a variedade de metamateriais acústicos

Com vários metamateriais , cujas propriedades acústicas dependem da estrutura interna, engenheiros e cientistas trabalham há muito tempo. Por exemplo, em 2015, os físicos conseguiram imprimir um "diodo acústico" em uma impressora 3D - é um canal cilíndrico que deixa o ar passar, mas reflete completamente o som vindo de apenas uma direção.

Também neste ano, os engenheiros americanos desenvolveram um anel especial que bloqueia até 94% do ruído. O princípio de sua operação é baseado na ressonância Fano , quando a energia de duas ondas interferentes é distribuída assimetricamente. Falamos mais sobre esse dispositivo em uma de nossas postagens .

No início de agosto, tornou-se conhecido sobre outro desenvolvimento de áudio. Engenheiros da Universidade de Sussex apresentaram um protótipo de dispositivo que, com a ajuda de dois metamateriais (“lentes acústicas”) e uma câmera de vídeo, permite focar o som em uma pessoa específica. O dispositivo foi chamado de "projetor de som".

Como isso funciona

Existem duas “lentes acústicas” em frente à fonte de som (alto-falante). Essas lentes são uma placa de plástico impressa em 3D com um grande número de furos. A aparência dessas "lentes" pode ser vista no whitepaper dos desenvolvedores na primeira página (é necessário abrir o texto completo do documento).

Cada orifício da “lente de áudio” tem uma forma única - por exemplo, irregularidades nas paredes internas. Quando o som passa por esses orifícios, muda de fase. Como a distância entre as duas “lentes acústicas” pode variar com a ajuda de motores elétricos, torna-se possível direcionar o som para um ponto. O processo se assemelha ao foco da óptica da câmera.

A focagem é feita automaticamente. Para isso, uma câmera de vídeo (que custa aproximadamente US $ 12) e um algoritmo de software especial são usados. Ele lembra o rosto da pessoa no vídeo e acompanha seu movimento no quadro. Além disso, o sistema calcula a distância relativa e altera a distância focal do projetor.

Onde eles vão usar

Os desenvolvedores observam que, no futuro, o sistema poderá substituir os fones de ouvido - os dispositivos transmitirão som à distância diretamente para os ouvidos dos usuários. Outra área potencial de aplicabilidade são museus e exposições. Os visitantes poderão ouvir palestras por guias eletrônicos e não incomodar os outros. Obviamente, não se pode deixar de observar a esfera da publicidade - será possível comunicar as condições das promoções pessoais aos visitantes das lojas.

Mas os engenheiros ainda precisam resolver uma série de problemas - até agora o projetor de áudio pode funcionar apenas em uma faixa de frequência limitada. Em particular, toca apenas notas de G (sal) a D (pe) na terceira e sétima oitavas.

Os residentes do Hacker News também veem possíveis questões legais. Em particular, será necessário regular quem e em que condições será possível receber mensagens publicitárias personalizadas. Caso contrário, o caos começará nas instalações dos shopping centers. Como dizem os desenvolvedores do "projetor de áudio", esse problema ajudará parcialmente a resolver o sistema de reconhecimento de rosto. Ele determinará se uma pessoa deu seu consentimento para receber esses anúncios ou não.

De qualquer forma, não se fala da implementação prática da tecnologia "em campo".

Outros métodos de transmissão de som direcional

No início do ano, os engenheiros do MIT desenvolveram uma tecnologia para transmitir som direcional usando um laser com comprimento de onda de 1900 nm. É inofensivo para a retina humana. O som é transmitido usando o chamado efeito fotoacústico , quando o vapor de água na atmosfera absorve a energia da luz. Como resultado, um aumento local da pressão ocorre em um ponto no espaço. Uma pessoa é capaz de perceber as flutuações no ar com o "ouvido nu".

O desenvolvimento de uma tecnologia semelhante envolveu especialistas do Departamento de Defesa dos EUA. Usando um laser de femtossegundo, eles criam uma bola de plasma no ar e causam vibrações sonoras nela com a ajuda de outro nanolaser. É verdade que, dessa maneira, só é possível gerar um estrondo e um ruído desagradável, semelhante a uma sirene uivante.

Até o momento, essas tecnologias não foram além dos limites dos laboratórios, mas seus análogos começaram a "penetrar" nos dispositivos dos usuários. No ano passado, a Noveto já introduziu um alto-falante que cria "fones de ouvido virtuais" na cabeça de uma pessoa usando ondas ultrassônicas. Portanto, a disseminação massiva da tecnologia de som direcional é apenas uma questão de tempo.

---

Sobre o que escrevemos em nosso "Mundo Hi-Fi":

O novo sensor ultrassônico permite "ouvir" bactérias - como funciona
Foi desenvolvido um método de isolamento acústico que amortece até 94% do ruído - como funciona
Como os pedaços de plástico são movidos usando o ultra-som e por que é necessário
Como transformar um PC em um rádio e outras maneiras de extrair músicas do cálculo. de sistemas
Por que pessoas diferentes percebem os mesmos sons de maneira diferente
Há muito barulho, haverá pouco ruído: higiene sonora nas cidades
Por que cafés e restaurantes se tornaram tão barulhentos, e o que fazer sobre isso
Como transformar gráficos em som e por que você precisa

---