«Одна из самых больших проблем в работе со звуком — передача звука определенным слушателям так, чтобы это не мешало другим, — объясняет Чжун Цзясинь из Университета Пенсильвании. — Традиционные динамики транслируют звук во всех направлениях, и даже технологии направленного звука по-прежнему генерируют слышимый звук на всем своем пути. Мы стремились разработать метод, который позволяет генерировать звук только в определенном месте, безо всяких утечек по пути. Это позволило бы создавать приватные переговорные зоны, иммерсивный аудиоопыт и пространственно контролируемую звуковую среду».

Для достижения этой цели исследователи использовали явление генерации волн разностной частоты. Этот процесс включает в себя излучение двух ультразвуковых лучей — звуковых волн с частотами за пределами диапазона человеческого слуха — которые пересекаются в выбранной точке. На своем пересечении эти лучи взаимодействуют, создавая более низкочастотную звуковую волну в пределах слышимого диапазона.

В экспериментах ученые использовали ультразвуковые волны на частотах 40 кГц и 39,5 кГц. Когда эти волны сходились, они генерировали слышимый звук на частоте 500 Гц, который прекрасно воспринимается человеческим ухом.

Для того чтобы препятствия, в частности, другие люди, не блокировали звук, исследователи использовали самоизгибающиеся пучки, которые следуют по криволинейным траекториям, а не по прямой. Они пропустили ультразвуковые волны через специально разработанные метаповерхности, которые перенаправляли волны, заставляя их встречаться в определенной точке генерации звука.

Сначала исследователям удалось получить в аудиопузыре устойчивый звук частотой 500 Гц. Затем, путем постепенной настройки источников звука, они добились более широкого диапазона звучания, от 125 Гц до 4 кГц. Он охватывает большую часть спектра человеческого слуха, что повышает потенциал применения этой технологии, пишет Physics World.

Возможность генерировать звук строго в ограниченном пространстве может пригодиться везде, где только нужно передавать звуковую информацию ограниченной группе лиц, находящихся в одном месте. Технология могла бы повысить безопасность связи, а также создавать зоны подавления нежелательных шумов.

В прошлом году в США представили наушники с ИИ-функцией фильтрации звуков, создающие «пузырь», в котором пользователя не беспокоят посторонние шумы. Новое устройство использует шесть микрофонов и нейросеть для выделения близких звуков и подавления отдалённых на расстоянии до 2 м.