Zanurzmy się w świat wyobraźni. Znajdujesz się w autobusie, a mimo to możesz spokojnie słuchać podcastu lub muzyki — bez słuchawek i bez obaw, iż przeszkadzasz innym. Ciekawe? A i owszem. Tak mają działać „enklawy audio”, które właśnie opracowali naukowcy.
Hałas to w świecie człowieka zasadniczo codzienność. Centra handlowe, biura, transport publiczny – wszędzie doświadczamy raczej głośnych, mocnych dźwięków. Możliwość precyzyjnego kierowania dźwięku do konkretnej osoby lub miejsca bez przeszkadzania wszystkim innym brzmi odrobinę niemożliwie, ale jak wskazują badacze — da się to zrobić.
Zacznijmy od najważniejszego. Czym w ogóle jest dźwięk?
Dźwięk to po prostu wibracje cząsteczek powietrza, przemieszczające się w formie fal. Największym wyzwaniem przy kontroli dźwięku jest jego tendencja do rozpraszania się na boki. Dotychczas stosowane głośniki parametryczne potrafiły emitować skoncentrowane wiązki dźwięku, jednak wciąż były one słyszalne na całej drodze ich propagacji.
Natomiast technologia enklaw audio wykorzystuje ultradźwięki – fale dźwiękowe o częstotliwościach powyżej 20 kHz, niesłyszalne dla ludzkiego ucha. Kluczem jest tu zjawisko nieliniowej akustyki, gdzie dwie różne częstotliwości ultradźwięków nakładają się na siebie, tworząc słyszalny dźwięk jedynie w punkcie ich przecięcia. Dla przykładu: dwie fale ultradźwiękowe o częstotliwościach 40 kHz i 39,5 kHz, przecinając się, generują nową, słyszalną falę o częstotliwości 500 Hz. Efekt ten zachodzi tylko w miejscu przecięcia, a poza tym punktem fale są niesłyszalne.
Badacze opracowali choćby metapowierzchnie akustyczne, które umożliwiają sterowanie kierunkiem propagacji ultradźwięków, pozwalając na ich „zaginanie” wokół przeszkód. Brzmi zupełnie nieprawdopodobnie, ale to działa.
Gdzie „enklawy audio” mogą się przydać?
Na przykład w muzeum, w którym każdy eksponat ma własną „strefę” – bez słuchawek, z idealnym komfortem słuchania. W bibliotekach studenci mogliby korzystać z plików dźwiękowych, nie przeszkadzając innym, a w samochodach pasażerowie słuchaliby muzyki, podczas gdy kierowca otrzymywałby wyłącznie instrukcje dotyczące nawigacji. Choć mimo wszystko dobrze jest posłuchać również muzyki w trakcie jazdy. Przykład z autobusem z początku tekstu wydaje mi się jak dotąd najciekawszy.
Enklawy audio mogłyby też umożliwić zupełnie prywatne rozmowy w biurach lub… w zastosowaniach wojskowych, gdzie poufność jest niesamowicie istotna. Co więcej, miasta mogłyby wdrażać strefy ciszy, gdzie dźwięki otoczenia byłyby celowo redukowane, poprawiając jakość życia mieszkańców. I to też jest interesująca perspektywa.
Badacze muszą jednak poprawić kilka rzeczy. Jakość generowanego dźwięku może być jeszcze niezadowalająca z powodu zniekształceń nieliniowych. istotną kwestią pozostaje również efektywność energetyczna – generowanie intensywnych pól ultradźwiękowych wymaga sporej energii i niemałej precyzji. A to implikuje wykorzystanie naprawdę dobrej i kosztownej technologii. Aczkolwiek — umówmy się — potencjał jest spory. Możliwość tak precyzyjnego kierowania dźwięku mogłaby stać się jednym z największych postępów w dziedzinie akustyki.
Niech stanie się… cisza
Enklawy audio pokazują, jak zaawansowane technologie mogą pomagać nam w codziennych problemach. Jesteśmy na początku badań dotyczących tego rozwiązania, ale i tak warto odnotować fakt, iż sporo dzieje się na tym polu. Może już niedługo każdy z nas będzie mógł mieć swoją własną „enklawę audio” i słuchać czego tylko chce bez przeszkadzania innym? niedługo być może nie, ale za jakiś czas — czemu nie!
