1742353658
2025-03-19 02:33:00
ヘッドフォンやイヤフォンなしで、周りの人を邪魔しずに音楽やポッドキャストを聴くことができたらどうでしょうか？または、他の人があなたを聞くことなく、公の場でプライベートな会話をしていますか？
新しく公開された研究では、作成する方法が紹介されています 可聴エンクレーブ – 周囲から分離された音の局所的なポケット。言い換えれば、必要な場所に正確にサウンドを作成できる技術を開発しました。
特定の場所でのみ聞こえるサウンドを送信する機能は、エンターテイメント、コミュニケーション、空間オーディオエクスペリエンスを変えることができます。
音とは何ですか？
音は振動です それは波として空気を通り抜けます。これらの波は、オブジェクトが前後に移動し、空気分子を圧縮および減圧するときに作成されます。
これらの振動の頻度は、ピッチを決定するものです。低周波数は、低音ドラムのような深い音に対応しています。高周波数は、whiのような鋭い音に対応しています。
音は、連続波に移動する粒子で構成されています。 （ダニエル・A・ラッセル、 CC by-nc-nd））
現象のために音がどこに行くかを制御することは困難です 回折と呼ばれます – 音波が旅行中に広がる傾向。この効果は、波長が長いため、低周波の音で特に強く、特定の領域に音を限定することはほぼ不可能です。
などの特定のオーディオテクノロジー パラメトリック配列スピーカー、作成できます フォーカスサウンドビーム 特定の方向に向けられています。ただし、これらのテクノロジーは、空間を移動する際にパス全体に沿って聞こえる音を発します。
可聴飛び地の科学
1つの特定のリスナーにサウンドを送信する新しい方法を見つけました。セルフベンディング超音波ビームと、非線形音響と呼ばれる概念です。
超音波とは、人間の聴覚範囲を超える周波数、または20 kHzを超える音波を指します。これらの波は、通常の音の波のように空中を通り抜けますが、人々は聞くことができません。
超音波は多くの材料に浸透し、ユニークな方法でオブジェクトと対話できるため、それは広く使用されています 医療イメージング そして多く 産業用アプリケーション。
私たちの仕事では、Audible Soundのキャリアとして超音波を使用しました。それは静かに空間を通って音を輸送することができます – 必要なときにのみ聞こえるようになります。どうやってこれをしましたか？
通常、音波 直線的に結合します、つまり、それらが比例してより大きな波に合計することを意味します。ただし、音波が十分に激しい場合、それらは非線形に相互作用し、以前に存在しなかった新しい周波数を生成することができます。
これが私たちの手法の鍵です。さまざまな周波数で2つの超音波ビームを使用します。しかし、彼らが 空間で交差します、非線形効果により、その特定の領域でのみ聞こえる可聴周波数で新しい音波が生成されます。
Audible Enclavesは、2つの超音波ビームの交差点で作成されます。 （Jiaxin Zhong et al./pnas、 CC by-nc-nd））
重要なことに、私たちは自分で曲がることができる超音波ビームを設計しました。通常、音波は、何かがブロックまたは反映されない限り、直線で移動します。ただし、使用して 音響メタサーフェス – 音波を操作する特殊な材料 – 超音波ビームを形作って移動するときに曲がることができます。
光学レンズが光を曲げる方法と同様に、音響波のパスの形状をアコースティックメタサーフェスが変化させます。超音波波の位相を正確に制御することにより、作成します 湾曲したサウンドパス それは障害物をナビゲートし、特定のターゲットの場所で会うことができます。
プレイ中の重要な現象は、呼ばれるものです 差分周波数生成。 40 kHzや39.5 kHzなどのわずかに異なる周波数の2つの超音波ビームがオーバーラップすると、周波数（この場合は0.5 kHz）または500 Hzの違いに新しい音波が生じます。
音は、梁が交差する場所でのみ聞こえます。その交差点の外では、超音波波は沈黙のままです。
これは、音が移動するときに他の人を邪魔することなく、特定の場所や人にオーディオを配信できることを意味します。
サウンドコントロールの進出
オーディオエンクレーブを作成する機能には、多くの潜在的なアプリケーションがあります。
オーディオエンクレーブは、パブリックスペースでパーソナライズされたオーディオを有効にすることができます。たとえば、博物館はヘッドフォンなしで訪問者にさまざまなオーディオガイドを提供することができ、図書館は他の人を邪魔することなく、生徒がオーディオレッスンで勉強できるようにすることができます。
車の中で、乗客はナビゲーションの指示を聞くことからドライバーをそらすことなく音楽を聴くことができました。オフィスや軍事環境は、機密の会話のためにローカライズされた音声ゾーンの恩恵を受ける可能性もあります。
オーディオエンクレーブは、指定されたエリアでノイズをキャンセルし、職場での焦点を改善したり、都市の騒音公害を減らすために静かなゾーンをキャンセルするように適合させることもできます。
これは、近い将来に棚に置かれるものではありません。たとえば、私たちのテクノロジーの課題は残っています。非線形の歪みは、音質に影響を与える可能性があります。また、電力効率は別の問題です。超音波を可聴サウンドに変換するには、生成するエネルギー集中的な高強度フィールドが必要です。
これらのハードルにもかかわらず、オーディオエンクレーブはサウンドコントロールの根本的な変化を示しています。 Soundが空間とどのように相互作用するかを再定義することにより、没入型、効率的でパーソナライズされたオーディオエクスペリエンスの新しい可能性を開きます。
Jiaxin Zhong、音響学のポスドク研究者、 ペンシルベニア州 そして ユンジン、音響学の教授、 ペンシルベニア州
#驚くべき新しいテクノロジーは耳に曲がることができますsciencealert