Университет штата Пенсильвания (США) сообщает о разработке, которая «звучит как научная фантастика». Команда ученых создала технологию для передачи звука на расстоянии конкретному человеку, при этом никто другой по пути его не услышит. В эксперименте, опубликованном в понедельник, исследователи использовали два независимых луча неслышимых ультразвуков, которые окружают голову получателя с обеих сторон. При пересечении перед лицом они взаимодействуют, и возникает звук знаменитого хора «Аллилуйя!» из оратории Генделя «Мессия». Авторы называют эти удаленные пузыри звука «слышимыми анклавами» или «шепчущими лучами».

Инженер-механик Цзясинь Чжун рассказал о возможных применениях, таких как получение персонализированных звуковых сообщений в общественных местах. «Музеи, библиотеки или выставки могли бы предлагать индивидуальный звук без необходимости использования наушников», — отмечает он. «Водители автомобилей могли бы получать навигационные инструкции, в то время как пассажиры наслаждаются музыкой без помех», — добавляет Чжун, один из главных авторов метода. Эти персонализированные звуковые «карманы», по его словам, также могут способствовать конфиденциальной военной связи, улучшить опыт виртуальной реальности и даже создать зоны тишины в шумной обстановке, если выборочно подавлять нежелательный звук. Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS Национальной академии наук США.

Эксперимент многообещающий, но имеет существенные ограничения, признает Юнь Цзин, руководитель революционной акустической лаборатории в Пенсильвании. Во-первых, хор «Мессии» звучит как плохо настроенное старое радио. «Для достижения лучшего качества звука нам понадобятся лучшие ультразвуковые излучатели, потому что те, которые мы используем сейчас, очень дешевые, приобретенные для проверки концепции», — объясняет Цзин. Его команда также изучает инструменты искусственного интеллекта, чтобы получить более четкий результат.

Расстояние — еще один важный фактор. Источником ультразвука является акустическая метаповерхность — ультратонкий материал, способный изменять падающие на него волны. В эксперименте ученые поместили манекен в нескольких сантиметрах от излучателя, но Цзин утверждает, что они могли бы создать звуковой пузырь вокруг человека, находящегося на расстоянии «нескольких метров». «Проблема в том, что ультразвуковые волны очень быстро затухают в воздухе, поэтому достичь 100 метров будет сложно, если у нас не будет очень мощных ультразвуковых излучателей», — утверждает он. Преимущество их источника ультразвука в том, что он имеет длину всего 16 сантиметров, компактный формат, который облегчит его применение.

Инженер по телекоммуникациям Хуан Мигель Наварро из Католического университета Мурсии более десяти лет назад сотрудничал с Юнь Лин в области моделирования акустики больших помещений. Наварро напоминает, что фокусировка звука уже более 20 лет используется в системах безопасности, например, в акустических устройствах дальнего действия, которые считаются нелетальным оружием, поскольку издают болезненные звуки, выводящие противника из строя. «Новизна нового исследования в том, что оно позволяет воспроизводить полосу пропускания звука, подходящую для передачи голосового и музыкального сигнала с низкой точностью», — подчеркивает инженер.

Испанец Маркос Симон, инженер-звукотехник, основал в 2017 году в английском городе Саутгемптон компанию Audioscenic, которая разрабатывает устройства, способные обнаруживать уши слушателя и направлять на них сфокусированный звук. Симон приветствует новую работу, в которой он не участвовал. «Представленная методология действительно нова, и, насколько мне известно, ранее не удавалось реализовать нечто подобное», — отмечает он.

Однако испанский инженер подчеркивает, что, по его мнению, существуют «значительные технологические ограничения» для применения этой идеи. «Во-первых, ультразвуковые динамики требуют очень высоких уровней энергии, что подразумевает высокое энергопотребление. Кроме того, для того, чтобы ультразвуковые динамики излучали слышимый звук, требуются продукты интермодуляции второго порядка [сигналы, возникающие в результате комбинации ультразвуковых волн]. Это требует создания очень высокого звукового давления, что вызывает вопросы о возможных эффектах на слуховую систему человека, особенно учитывая, что уровни безопасного воздействия ультразвука еще не полностью определены», — предупреждает Симон, приглашенный исследователь из Университета Саутгемптона. «Как вклад в исследования, работа очень интересная и инновационная. Однако с технологической точки зрения она все еще требует значительного развития, прежде чем ее можно будет применять в практических контекстах», — заключает он.