POSTECH разработал ультразвуковую систему для персональной трансляции звука без утечки

Команда учёных Похангского университета науки и технологий (POSTECH) представила прорывную акустическую систему MiPAL, способную фокусировать звук в узком пучке и адресовать его конкретному человеку. В отличие от света, который естественным образом распространяется по прямой, звуковые волны дифракционируют во все стороны, что усложняет задачу направленной трансляции.

Основа технологии — параметрическая матричная акустическая система (PAL), использующая нелинейное взаимодействие двух ультразвуковых волн в воздухе для генерации слышимого звука в заданном направлении. Традиционные PAL требуют десятков или сотен индивидуально управляемых излучателей, что делает их громоздкими и дорогими. Новое решение устраняет этот недостаток за счёт объединения двух типов метаматериалов в одном преобразователе.

Акустическая метаповерхность на передней стороне работает как звуковая линза: она преобразует неравномерные фронты волн, излучаемых диафрагмой, в прямой узкий пучок. Упругие метаэлементы сзади функционируют как звуковой барьер, подавляя нежелательные резонансные колебания мембраны и предотвращая утечку звука в боковые направления. Такая двойная защита обеспечивает высокую направленность на ширине более четырёх октав — от 500 Гц до 10 кГц.

В эксперименте, моделирующем салон самолёта, система продемонстрировала явное улучшение изоляции после добавления упругих метаматериальных элементов. Модульная конструкция метаматериалов позволяет печатать их на 3D-принтере и адаптировать под разные расстояния между сиденьями, углы наклона и эксплуатационные условия. После коммерциализации пассажиры авиа- и ж/д транспорта смогут слушать персонализированные объявления, музыку или фильмы, не мешая соседям.