Dźwięk prawdziwy, słuchawki wirtualne
Wynalazek opisany w „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” polega na krzyżowaniu niesłyszalnych dla ludzi fal ultradźwiękowych w celu uzyskania dźwięku słyszalnego, ale tylko w obszarze skrzyżowania. Ultradźwięki, szeroko wykorzystywane w medycynie, to fale dźwiękowe o częstotliwości ponad 20 kHz, co dla człowieka stanowi górną granicę słyszalności. Fale ultradźwiękowe użyte w opisanym badaniu miały tak dobraną częstotliwość, by mogły się uginać i omijać przeszkody wielkości ludzkiej głowy.
Dostarczanie dźwięku na żądanie do określonego miejsca w przestrzeni bez konieczności izolowania słuchaczy wydaje się bardzo obiecujące, twierdzi główny autor pracy Yun Jing, akustyk z Pennsylvania State University. „To nie jest całkiem nowa koncepcja – wykorzystaliśmy dotychczasowe techniki, ale w dość nietypowy sposób”.
Aby stworzyć dźwiękowe enklawy, zespół Jinga zastosował dwa przetworniki ultradźwiękowe w połączeniu z akustycznymi „metapowierzchniami” – zaawansowanymi technicznie, precyzyjnie zaprojektowanymi strukturami (wydrukowanymi z użyciem drukarki 3D), których maleńkie rowki pozwoliły uzyskać samozakrzywiajace się wiązki. Fale ultradźwiękowe o nieco różnych częstotliwościach, krzyżując się, tworzyły enklawę słyszalnego dźwięku.
W ramach pokazu badacze umieścili naprzeciwko swoich bezgłośnych głośników atrapę ludzkiej głowy z mikrofonami w uszach i odtworzyli chór Hallelujah z oratorium Mesjasz Georga Friedricha Händla (manekinowi było raczej wszystko jedno).
Autorzy pracy podali, że ciśnienie powietrza związane z emisją ultradźwięków wyniosło 1/5200 wartości dopuszczalnej przez FDA dla ekspozycji człowieka na ultradźwięki. Jednak Mark Hinders, profesor nauk stosowanych w College of William & Mary w Williamsburgu, który nie brał udziału w tych badaniach, podkreśla, że ponieważ ultradźwięki mogą uszkadzać słuch, technika ta wymagałaby dokładnych testów.
Na razie jakość uzyskiwanego dźwięku nie jest doskonała. Zespół Jinga planuje ją poprawić, wykorzystując algorytmy uczenia maszynowego. Rozmiary „wirtualnych słuchawek” są niewielkie, niewykluczone więc, że pierwszym zastosowaniem tej techniki będą systemy audio w samochodach.