Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Pensylwanii intensywnie pracują nad technologią, która może wywrócić do góry nogami znany nam świat w sferze słuchania muzyki, podcastów czy audycji radiowych. Dźwięk kierunkowy to coś, co zapowiada się jako prawdziwa rewolucja. Co ważniejsze, naukowcy są blisko osiągnięcia celu.
Dziś trudno to sobie wyobrazić i cały scenariusz brzmi jak rodem z filmów science-fiction. O co chodzi? Wystarczy pomyśleć, iż na przykład jedziemy zatłoczonym autobusem, słuchamy podcastu bez użycia słuchawek nausznych, dousznych, kostnych, czy jakichkolwiek innych, a mimo wszystko dźwięk dociera tylko do nas.
Albo inny wariant – załóżmy, że jeden z członków naszej rodziny jest melomanem. Jego muzyka odtwarzana z gramofonu niekoniecznie jednak nam odpowiada, a do tego przeszkadza w innych czynnościach. Na przykład chcielibyśmy w tym samym czasie obejrzeć serial. Jak to pogodzić? Właśnie tego typu problemy ma rozwiązywać technologia dźwięku kierunkowego.
Na czym dokładnie ma to polegać? Aby zrealizować cel, trzeba wykorzystać ultradźwięki, które w normalnych warunkach nie są słyszalne przez człowieka. Chodzi o fale z częstotliwością wynosząca więcej niż 20kHz. Znajdują się one poza zakresem ludzkiego słuchu. Dotychczas ultradźwięki stosowano głównie w medycynie (np. USG), ale tym razem mają spełniać zupełnie inne zadanie.
W praktyce celem jest ukształtowanie ultradźwięków w taki sposób, by w miejscu przecięcia stworzyły nową falę w zakresie słyszalnym dla człowieka. Wyłapanie go możliwe byłoby jednak tylko konkretnie w tym miejscu. Wystarczyłoby zrobić krok w jakimkolwiek kierunku, a dźwięk przestałby być w ogóle słyszalny. Byłoby to możliwe także dzięki zastosowaniu soczewek dźwiękowych, których głównym zadaniem byłoby nakierowywanie fal w określone miejsce.
Aby to lepiej zrozumieć, warto w ogóle wytłumaczyć, czym jest dźwięk. To wibracja, która przemierza przestrzeń w formie fal. Są one tworzone, gdy obiekt porusza się, sprężając i rozprężając cząsteczki powietrza. Częstotliwość tych wibracji określa z kolei wysokość dźwięku.
Warto to omówić na przykładzie instrumentu muzycznego. Gdy np. struna w gitarze drga, wprawia w ruch cząsteczki powietrza. One zaś tworzą fale odbierane przez ludzkie uszy, które potem mózg przetwarza na dźwięk. Częstotliwość natomiast określa tony. Niższe mają dłuższe fale, a wyższe krótsze.
„Znaleźliśmy nowy sposób na wysłanie dźwięku do konkretnego słuchacza. Jest to możliwe za sprawą samozginających się wiązek ultradźwiękowych oraz koncepcji zwanej nieliniową akustyką” – czytamy w artykule opublikowanym przez badaczy na łamach portalu The Conversation.
W tym samym tekście naukowcy wymienili kilka sytuacji, w których ich technologia mogłaby znaleźć zastosowanie. Wspomnieli na przykład o spersonalizowanych przewodnikach audio w muzeach czy lekcjach audio w bibliotekach. Ponadto wspomnieli o kierowcach, którzy nie byliby rozpraszani przez muzykę i mogliby koncentrować się jedynie na wskazówkach z nawigacji. Przede wszystkim jednak technologia ta miałaby przydać się w biurach czy nawet w wojsku, aby zachować poufność rozmów. Badacze podkreślili możliwość tworzenia stref ciszy, które ułatwiłyby koncentrację w miejscach pracy.
Urządzenie opracowane przez naukowców, które jest w stanie generować tego typu dźwięk, jest mniej więcej wielkości piórnika szkolnego. Badacze potrafią przesyłać za jego sprawą dźwięk o głośności zbliżonej do 60 decybeli. To poziom odpowiadający zwykłej rozmowie dwóch osób. Do tego zasięg wynosi 1 metr. Parametry te będzie można zwiększyć dzięki wzrostowi intensywności ultradźwięków.
Co jednak sprawia, że technologia ta jeszcze nie jest gotowa? Pewne wyzwania z nią związane nadal nie zostały rozpracowane. Kłopot stanowi jakość dźwięku w przypadku nieliniowych zniekształceń. Do tego dochodzi efektywność energetyczna. Aktualnie przekształcanie ultradźwięków do poziomu słyszalnego wymaga pola o dużym natężeniu. Wytworzenie go wymaga z kolei dużej mocy. Prace w kierunku rozwiązania tych kłopotów będą kontynuowane. Niewykluczone więc, że właśnie stoimy u progu prawdziwej rewolucji.