В южнокорейском университете POSTECH инженеры нашли способ заставить звук вести себя как луч света — направленным и точным, будто бы специально предназначенным для одного слушателя. Обычно звуковые волны расходятся во все стороны, но ученым удалось создать устройство, которое фокусирует их в узкий пучок, как лазер, но для ушей.
В основе технологии лежит нечто вроде «акустической линзы», созданной с помощью параметрической решетки. Её принцип прост и гениален: высокочастотный ультразвук модулируется обычным звуком. В воздухе это создает нелинейные эффекты, которые и позволяют «сфокусировать» аудиосигнал. Но ключевое новшество — это комбинация двух типов метаматериалов в одном устройстве, которое назвали MiPAL.
Спереди находится акустическая метаповерхность — своего рода линза, которая формирует узкий ультразвуковой луч. Сзади расположены упругие метаэлементы, которые гасят ненужные колебания и не дают звуку разбегаться в стороны. Это решает две основные проблемы предыдущих решений: во-первых, обычные параметрические динамики требуют десятков дорогостоящих излучателей, а во-вторых, простые одноэлементные конструкции страдали от размытости направленности из-за паразитных вибраций.
Устройство способно работать в диапазоне частот от 500 герц до 10 килогерц, что охватывает более четырех октав — практически весь слышимый спектр. В ходе испытаний, которые имитировали условия в самолёте, использовались реальные радиопередачи и музыка. Оказалось, что добавление упругих метаэлементов значительно улучшает направленный контроль: звук доходит до одного пассажира, не мешая соседям. Это значит, что теперь можно наслаждаться музыкой или разговором, не тревожа других.
Что особенно важно — устройство изготавливается на 3D-принтере и имеет модульную конструкцию. Это позволяет быстро адаптировать его под разные условия: менять угол луча, учитывать расстояние между сиденьями или особенности помещения. Такая гибкость открывает широкие возможности для персонализированных аудиорешений — от концертных залов до офисов или даже домашних кинотеатров.
Инженеры уверены, что их разработка может сделать персонализированный звук доступным и для массового применения, решая проблемы сложности, стоимости и универсальности предыдущих решений.
