В нескольких словах
Исследователи из Университета Пенсильвании создали технологию направленной передачи звука с помощью ультразвука. Несмотря на ограничения, такие как качество звука и дальность, эта технология имеет потенциал для применения в различных сферах: от персонализированных сообщений в общественных местах до военной связи. Однако, требуются дальнейшие разработки для её практического использования.
«Это звучит как научная фантастика», — признают авторы открытия.
Команда ученых из Университета штата Пенсильвания (США) разработала технологию, позволяющую передавать звук на расстоянии конкретному человеку, при этом никто другой его не услышит. В эксперименте, о котором стало известно в понедельник, исследователи использовали два независимых луча неслышимых ультразвуковых волн. Они окружают голову получателя с обеих сторон и, пересекаясь перед лицом, взаимодействуют, в результате чего рождается звук — знаменитый хор «Аллилуйя!» из оратории Генделя «Мессия». Авторы называют эту технологию «звуковыми анклавами» или «шепчущими лучами».
Инженер-механик Цзясинь Чжун (Jiaxin Zhong) рассказал нашему изданию о возможных применениях этой технологии, например, для передачи персонализированных звуковых сообщений в общественных местах. «Музеи, библиотеки или выставки могли бы предлагать индивидуальный звук без необходимости использования наушников», — отмечает он. «Водители автомобилей могли бы получать навигационные инструкции, в то время как пассажиры наслаждаются музыкой, не отвлекаясь», — добавляет Чжун, один из главных авторов метода. Эти персонализированные звуковые «пузыри», по его словам, также могут облегчить конфиденциальную военную связь, улучшить впечатления от виртуальной реальности и даже создать зоны тишины в шумной обстановке, если выборочно подавлять нежелательный звук. Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS Национальной академии наук США.
Эксперимент многообещающий, но имеет существенные ограничения, как признает Юн Цзин (Yun Jing), руководитель революционной акустической лаборатории в Пенсильвании. Прежде всего, хор «Мессии» звучит как плохо настроенное старое радио. «Чтобы добиться лучшего качества звука, нам понадобятся более совершенные ультразвуковые излучатели, потому что те, которые мы используем сейчас, — это очень дешевые устройства, приобретенные для проверки концепции», — объясняет Цзин. Его команда также изучает инструменты искусственного интеллекта, чтобы получить более четкий результат.
Подробнее: Пациент М: человек, который начал видеть мир перевернутым после выстрела в голову во время Гражданской войны
Расстояние — еще один важный фактор. Источником ультразвука является акустическая метаповерхность — ультратонкий материал, способный изменять падающие на него волны. В эксперименте ученые поместили манекен в нескольких сантиметрах от излучателя, но Цзин утверждает, что они могут создать звуковой пузырь вокруг человека, находящегося на расстоянии «нескольких метров». «Проблема в том, что ультразвуковые волны очень быстро затухают в воздухе, поэтому достичь 100 метров будет сложно, если только у нас не будет очень мощных ультразвуковых излучателей», — утверждает он. Преимущество источника ультразвука в том, что его длина составляет всего 16 сантиметров — компактный формат, который облегчит его применение.
Инженер по телекоммуникациям Хуан Мигель Наварро (Juan Miguel Navarro) из Католического университета Мурсии более десяти лет назад сотрудничал с Юн Лингом в области моделирования акустики больших помещений. Наварро напоминает, что фокусировка звука используется уже более 20 лет в целях безопасности, например, в акустических устройствах дальнего действия, считающихся нелетальным оружием, поскольку они издают болезненные звуки, выводящие противника из строя. «Новизна нового исследования заключается в том, что оно позволяет воспроизводить полосу пропускания звука, подходящую для передачи голосового и музыкального сигнала с низкой точностью», — подчеркивает инженер.
Испанец Маркос Симон (Marcos Simón), инженер-звукорежиссер, основал в 2017 году в английском городе Саутгемптон компанию Audioscenic, которая разрабатывает устройства, способные обнаруживать уши слушателя и направлять на них сфокусированный звук. Симон приветствует новую работу, в которой он не участвовал. «Представленная методология действительно нова, и, насколько мне известно, ранее не удавалось реализовать ничего подобного», — отмечает он.
Испанский инженер, однако, подчеркивает, что, по его мнению, существуют «значительные технологические ограничения» для применения этой идеи. «Во-первых, ультразвуковые динамики требуют очень высокого уровня энергии, что подразумевает высокое энергопотребление. Кроме того, для того чтобы ультразвуковые динамики излучали слышимый звук, требуются продукты интермодуляции второго порядка [сигналы, возникающие в результате комбинации ультразвуковых волн]. Это требует создания очень высокого звукового давления, что вызывает сомнения в возможных последствиях для слуховой системы человека, особенно с учетом того, что уровни безопасного воздействия ультразвука еще не полностью определены», — предупреждает Симон, приглашенный исследователь из Университета Саутгемптона. «Как вклад в исследования, работа очень интересна и инновационна. Однако с технологической точки зрения она все еще требует значительной доработки, прежде чем ее можно будет применять в практических контекстах», — заключает он.
