Уявіть, що ви можете слухати свою улюблену пісню або подкаст, не турбуючи нікого поблизу, навіть не надягаючи навушників. Над цим працювала команда Пенсільванського державного університету. Під керівництвом професора акустики Юн Цзина вони придумали хитромудрий спосіб створення невидимих звукових зон, званих “чутними анклавами”, де звук можна почути лише в одному точному місці.
Вони використовують ультразвук, який зазвичай не чути людям, поряд з так званими акустичними метаповерхнями – крихітними лінзами, які можуть спотворювати звук в певних напрямках. Комбінуючи два ультразвукових променя, які рухаються по вигнутих траєкторіях і зустрічаються в одній точці, вони здатні зробити звук чутним лише на цьому перетині.
Як пояснив Цзин, “Людина, що стоїть в цій точці, може чути звук, в той час як будь-хто, хто стоїть поблизу, не почує. Це створює бар’єр приватності між людьми для приватного прослуховування”.
Для цього система включає в себе два ультразвукових динаміка і метаповерхневі лінзи, які були надруковані на 3D-принтері Xiaoxing Xia з Національної лабораторії Лоуренса Лівермора. Кожен промінь має трохи різну частоту, і коли вони зустрічаються, локальна реакція робить звук чути. Ні один з променів не є гучним сам по собі – звук формується тільки в цій спільній точці.
Цзя-Синь “Джей” Чжун, один із дослідників поділився тим, як вони тестували цю ідею: “Ми використовували імітацію голови і тулуба манекена з мікрофонами у вухах, щоб імітувати те, що чує людина в точках вздовж траєкторії ультразвукового променя, а також третій мікрофон для сканування області перетину. Ми підтвердили, що звук був чутний тільки в точці перетину, яка створює те, що ми називаємо анклавом”.
Одним з найбільших переваг їх підходу є те, що він працює в широкому діапазоні звукових частот – від 125 Гц до 4 кГц, який охоплює більшу частину того, що люди можуть чути. Навіть в приміщеннях, де звук зазвичай відбивається від стін, їх система працювала добре. І до того ж вона на диво компактна: вся установка має розмір близько 16 сантиметрів, приблизно як пенал.
“По суті, ми створили віртуальну гарнітуру”, – сказав Чжун. На практиці це означає, що хтось,хтоо стоїть в зоні чутності, може чітко чути, що відтворюється, в той час як всі інші навколо взагалі нічого не чують. Це може бути особливо корисно в місцях загального користування, таких як автомобілі, класні кімнати або відкриті офіси.
Прямо зараз звук поширюється приблизно на один метр та досягає 60 децибел, що відповідає гучності звичайної розмови. Команда вважає, що вони можуть розширити ці межі, використовуючи більш сильний ультразвук.
