混雑した美術館にいるところを想像してください。そこでは、何十人もの人々があなたの周りを動き回っていますが、あなたが鑑賞している芸術作品の詳細な説明を聞くことができるのはあなただけです。イヤホンもかさばるヘッドフォンも不要。幽霊のような存在のようにあなたを取り囲む目に見えない音のバブルだけです。これは未来のSFではなく、ペンシルベニア州立大学の研究者らが開発したヘッドフォン不要の新しいオーディオ技術のおかげで現実のものとなった。この技術は超音波ビームを使用して、通行人には聞こえない局所的な音の塊を作り出す。
障害物を迂回する「音波ビーム」
指向性音の概念は工学分野では新しいものではありません。 acustica。研究者たちは何年もの間、ヘッドフォンを必要とせずに特定のリスナーに音を送ることができる技術の開発に取り組んできました。問題は、これらのソリューションでは一般に大型のハードウェアが必要であり、何よりも、音声信号がビームパス全体にわたって聞こえるままであることです。
ペンシルベニア州立大学チームの革新は、 賈欣中は、まったく異なるものを創造した点にあります。 超音波エミッターと 3D プリントされたメタサーフェスを組み合わせ、音波の特性を操作できるシステム。 この構造は、障害物を回避できる「自己屈曲」超音波ビームを生成し、さらに驚くべきことに、 人間の耳にはまったく聞こえません。
魔法は、これらのビームのうち 2 つが交差すると発生し、研究者が「音波エンクレーブ」と呼ぶ直径わずか数センチのものを作り出します。
可聴音を発生させる交差点
この技術が特に魅力的なのは、その基盤となっている物理的原理です。 2 つの音波が相互作用すると、元の波の周波数の差に等しい周波数を持つ 3 番目の波が生成されます。彼らの研究（ここであなたにリンクします）、研究チームは40キロヘルツと39,5キロヘルツ（人間の聴覚の閾値をはるかに超える）のXNUMXつのビームを使用した。 これらが交差すると 500 Hz の音が生成され、ヘッドフォンなしでも完全に聞き取れます。
この革新の鍵となるのは、2 つのビームが交差する場所でのみ音が生成され、ビーム自体は無音のまま、音声を正確なポイントに送信することができるという点です。
研究チームは、ビームの125つの周波数を操作することで、4オクターブをカバーする9HzからXNUMXkHzの範囲で可聴音を生成できることを実証した。単純な音だけではありません。研究者たちは、XNUMX秒間の「ハレルヤコーラス」を送信することに成功しました。 救世主 ヘンデル作。
ヘッドフォンフリーオーディオ、歪み、そして将来の展望
もちろん、テクノロジーにはまだ限界があります。 Zhong ビーム間の相互作用により歪みが生じ、オーディオ信号の品質が損なわれる可能性があることを認めています。しかし、研究チームは、歪みを自動的に補正できるディープラーニングアルゴリズムなどの高度な信号処理技術を使用することで、これらの問題を解決できると楽観視している。
もう 1 つの課題は、自己曲げビームの固定軌道に関するもので、障害物を回避するために音源を正確に配置する必要があります。しかしここでも、科学者たちはすでに、周囲環境に動的に適応できる再構成可能なビームの開発に取り組んでいます。
潜在的な用途は多数あります。 ヘッドフォンなしで美術館を巡るオーディオツアー, 車内のカスタムサウンドゾーン （各乗客は自分の音楽を聴きます）、 機密通信のためのスペース、さらには局所的なノイズキャンセルも提供します。 この技術は、公共の場での音響体験を大きく変え、最終的に私たちをヘッドフォンの「暴政」から解放してくれると確信しています。
