Акустические пузыри придут на смену физическим наушникам

Исследователи из Университета штата Пенсильвания представили прототип «акустического пузыря» – устройства для передачи звуков в строго ограниченном пространстве. Эта технология позволяет управлять звуковыми волнами настолько точно, что они не выходят за пределы заданного объема. Внутри слышен чистый и громкий звук с хорошими басами, но стоит отодвинуться в сторону – и воцаряется тишина.

Сложность в управлении звуковыми волнами в том, что они легко отражаются от любой поверхности. Поэтому то, что работает в идеальных условиях, на практике ведет себя иначе – системам направленного звучания работать мешает практически любой предмет поблизости. Но это же и подсказало решение – ученые попробовали изначально «запутать» звук, заставив волны отражаться и сходиться в определенной точке сразу после генерации.

Основой системы является метаповерхность – напечатанная на 3D-принтере пластина со специальными узорами. Они рассчитаны так, чтобы модулировать акустические волны, перенаправляя их движение без снижения мощности. Как следствие, пластина диаметром 15 см создает «пузырь» на расстоянии около 10 см с идеальным звучанием, но стоит сдвинуть микрофон всего на 4-5 см в сторону и громкость звука падает на 50 дБ.

Ключевое преимущество такой технологии – отсутствие затрат энергии для фокусировки звука, метаповерхности работают в пассивном режиме. Они совместимы практически со всеми видами динамиков, поэтому их легко установить в произвольные устройства. Например, в банкоматы для озвучивания инструкций и персональных данных. Или создать на их основе альтернативу наушникам – человек сможет слушать музыку, не мешая окружающим.Источник &#8212 IEEE Transactions on Ultrasonics