Системата е създадена от изследователи от университета POSTECH в Южна Корея. Те са разработили евтин едноелементен високоговорител с името MiPAL.
Устройството използва акустични и еластични метаматериали. Те позволяват звуковият сигнал да се концентрира в тесен лъч, който достига до конкретен човек. В същото време технологията ограничава страничното изтичане на звука.
Това може да има приложение в обществения транспорт. Пътник във влак или самолет например би могъл да гледа филм без слушалки, докато човекът на съседната седалка почти не чува звука.
"Чрез съвместното проектиране на метаматериалите и ултразвуковото устройство като единна система преодоляхме едновременно ограниченията по отношение на цената, сложността и гъвкавостта на дизайна", заяви професор Джунсук Ро.
По думите му изследванията на акустичните и еластичните метаматериали досега до голяма степен са оставали на ниво доказване на принципи и демонстрация на концепции. Новата разработка е сред първите опити за интегриране на тези материали във функционално устройство с потенциал за практическо приложение.
Звукът естествено се разпространява във всички посоки. Това прави насочването му към един конкретен слушател трудно.
Съществуват параметрични високоговорители, които могат да фокусират звука. Те обаче обикновено използват сложни системи със стотици излъчватели. Това увеличава цената и размерите им. По-простите едноелементни конструкции също имат проблем. Вибрациите в самия високоговорител могат да създават нежелан звук в страничните посоки.
MiPAL използва параметрична система, която модулира ултразвукови вълни с аудиосигнал. Благодарение на нелинейното поведение на звука във въздуха ултразвуковият лъч може да се превърне в насочен чуваем звук.
Изследователите са добавили два вида метаматериали към един трансдюсер. Предната акустична метаповърхност работи като леща. Тя оформя ултразвуковите вълни в тесен лъч.
В задната част са разположени еластични метаструктури. Те потискат нежеланите вибрации и ограничават разпространението на звука встрани. MiPAL може да насочва звук в честотен диапазон от 500 Hz до 10 kHz. Това обхваща повече от четири октави от чуваемия за човека спектър.
Изследователите са тествали системата със записи от радио и музика в симулации на самолетни седалки. Добавянето на еластичните метаматериали значително е подобрило насочеността на звука. Резултатите показват, че системата може да доставя аудио до отделни пътници, без да нарушава комфорта на хората на съседните места.
Технологията има и друго предимство. Метаматериалните структури могат да се произвеждат чрез 3D принтиране. Това позволява сравнително бърза промяна на конструкцията според конкретната среда.
Инженерите могат да адаптират системата за различно разстояние между седалките, различни ъгли на звуковия лъч и други условия.
Ако технологията достигне до масовия пазар, тя може да намери приложение в самолети и влакове. Пътниците биха могли да получават персонализирано развлечение или съобщения без слушалки.
Възможни са приложения и в музеите. Посетителят може да чува информация за конкретен експонат само когато застане пред него. Така различни хора в една и съща зала биха могли да слушат различно аудио, без да си пречат.
