Ακουστικές εστίες, τοπικές «φούσκες» ήχου που ακούγονται μόνο από έναν ακροατή, χωρίς να ενοχλούν κανέναν άλλον είναι η νέα τεχνολογία στο χώρο του ήχου.
Τι θα γινόταν αν μπορούσες να ακούς μουσική ή podcast χωρίς ακουστικά και χωρίς να ενοχλείς τους γύρω σου; Ή να έχεις μια ιδιωτική συνομιλία σε δημόσιο χώρο, χωρίς να την ακούσει κανείς άλλος;
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Penn State ανέπτυξαν μια επαναστατική τεχνολογία που δημιουργεί «ηχητικές εστίες» — απομονωμένες ηχητικές περιοχές στον χώρο, τις οποίες ακούει μόνο ένα συγκεκριμένο άτομο. Δηλαδή, ο ήχος εκπέμπεται μόνο εκεί που πρέπει.
Αυτό το νέο μοντέλο κατευθυντικού ήχου θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά την εμπειρία ψυχαγωγίας, επικοινωνίας και εκπαίδευσης σε δημόσιους ή ιδιωτικούς χώρους.
Τι είναι ο ήχος;
Ο ήχος είναι δόνηση που ταξιδεύει στον αέρα με τη μορφή κυμάτων. Δημιουργείται όταν ένα αντικείμενο κινείται μπρος-πίσω, συμπιέζοντας και αποσυμπιέζοντας τα μόρια του αέρα.
Η συχνότητα αυτών των κυμάτων καθορίζει το ύψος του ήχου: οι χαμηλές συχνότητες (π.χ. μπάσο τύμπανο) έχουν βαθύ ήχο, ενώ οι υψηλές (π.χ. σφύριγμα) έχουν πιο οξύ.
Όμως υπάρχει μια πρόκληση: η διάχυση. Καθώς τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν, τείνουν να διαχέονται. Αυτό δυσκολεύει τη στόχευση του ήχου σε συγκεκριμένο σημείο — ιδιαίτερα για χαμηλές συχνότητες.
Η Επιστήμη πίσω από τις Ηχητικές Εστίες
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπέρηχο (ηχητικά κύματα πάνω από τα 20 kHz, δηλαδή πάνω από το ανθρώπινο όριο ακοής) ως «φορέα» του ακουστικού σήματος. Ο υπέρηχος ταξιδεύει αθόρυβα στον αέρα και γίνεται ακουστός μόνο όταν το θέλουμε.
Το μυστικό είναι η μη-γραμμική ακουστική. Δύο υπερηχητικά κύματα διαφορετικών συχνοτήτων, τα οποία είναι αθόρυβα μεμονωμένα, δημιουργούν έναν νέο ακουστό ήχο μόνο όταν διασταυρώνονται στο χώρο.
Παράδειγμα: Αν στείλουμε κύματα 40 kHz και 39.5 kHz, στο σημείο συνάντησής τους θα δημιουργηθεί ήχος στα 500 Hz, απόλυτα ακουστός για τον άνθρωπο. Και αυτός ο ήχος θα ακούγεται μόνο στο σημείο διασταύρωσης.
Πώς λυγίζουμε τον ήχο;
Χρησιμοποιώντας ακουστικά μετα-υλικά (acoustic metasurfaces), οι ερευνητές κατάφεραν να λυγίσουν τα υπερηχητικά κύματα, ώστε να κατευθύνονται με ακρίβεια ακόμα και γύρω από εμπόδια. Σαν φακοί που λυγίζουν το φως, αυτά τα υλικά επηρεάζουν τη φάση των κυμάτων και κατευθύνουν τον ήχο σε καμπύλη τροχιά.
Πού θα χρησιμοποιηθούν οι Ηχητικές Εστίες;
Οι δυνατότητες είναι τεράστιες:
- Μουσεία: κάθε επισκέπτης μπορεί να ακούει τον δικό του ξεναγό χωρίς ακουστικά.
- Βιβλιοθήκες: φοιτητές με ηχητικά μαθήματα χωρίς να ενοχλούν άλλους.
- Αυτοκίνητα: επιβάτες ακούνε μουσική, ενώ ο οδηγός ακούει πλοήγηση.
- Γραφεία ή στρατιωτικές βάσεις: απόρρητες συζητήσεις χωρίς ακουστικά ή θόρυβο.
- Ησυχαστικές ζώνες: απομόνωση ήχου σε περιοχές για συγκέντρωση ή ξεκούραση.
Οι Προκλήσεις
Η τεχνολογία δεν είναι ακόμα έτοιμη για ευρεία χρήση. Υπάρχουν προβλήματα με την ποιότητα ήχου λόγω παραμορφώσεων, καθώς και με την κατανάλωση ενέργειας, αφού χρειάζονται υψηλής έντασης υπερήχοι.
Ωστόσο, αυτή η καινοτομία ανοίγει έναν εντελώς νέο τρόπο να «χειριζόμαστε» τον ήχο στο χώρο. Από ψυχαγωγία μέχρι επαγγελματικές εφαρμογές, η τεχνολογία των ηχητικών εστιών μπορεί να αλλάξει ριζικά τη σχέση μας με τον ήχο.
