是否苦惱于入耳式耳機(jī)不夠舒適?或是覺(jué)得頭戴式耳機(jī)太重?一種新技術(shù)可以在安靜的房間里創(chuàng)造出一小塊有聲音的空間,或許能幫你解決這些問(wèn)題。
這項(xiàng)發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》(PNAS)的新技術(shù)被命名為“聲音飛地”,它利用人耳無(wú)法聽(tīng)到的超聲波束,構(gòu)建出一個(gè)聲音空間。超聲波的頻率高于人類的聽(tīng)覺(jué)上限(約2萬(wàn)赫茲),常用于醫(yī)療領(lǐng)域。研究中采用的超聲波束頻率足夠高,既能保證非目標(biāo)區(qū)域的人耳聽(tīng)不到,又能沿彎月形軌跡傳播,繞過(guò)障礙物。
這項(xiàng)研究的通訊作者、美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的聲學(xué)專家景云表示,在播客和高端音響盛行的時(shí)代,這種技術(shù)能讓需要的人既聽(tīng)到聲音,又無(wú)需與外界隔絕,應(yīng)用前景非常廣闊。
傳統(tǒng)的超聲技術(shù)只能產(chǎn)生沿直線傳播的可聽(tīng)聲束,而這項(xiàng)新技術(shù)做出了改進(jìn)。“我們并沒(méi)有創(chuàng)造新的概念,這項(xiàng)研究的妙處在于以新穎的方式整合了現(xiàn)有技術(shù),”景云解釋道,從家庭影院到無(wú)設(shè)備通訊,“這項(xiàng)技術(shù)可以發(fā)展出許多有趣的應(yīng)用。”
研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了兩個(gè)直徑約15厘米的超聲波發(fā)射器,發(fā)射器表面覆蓋了3D打印的超材料,上面的細(xì)小凹槽能精確調(diào)控超聲波束,使其交叉時(shí)產(chǎn)生特定干涉。接下來(lái),研究人員將一個(gè)人頭模型放在揚(yáng)聲器的正前方。
本質(zhì)上,聲音飛地是超聲波波形相互干涉后誕生的杰作。當(dāng)右側(cè)超聲波與左側(cè)超聲波在模型頭部交匯時(shí),它們會(huì)在干涉作用下抵消一部分波,而殘留的聲波恰好就是想讓聽(tīng)眾聽(tīng)到的內(nèi)容。
論文中指出,這項(xiàng)技術(shù)使用的超聲波聲壓僅為美國(guó)食品和藥品管理局超聲暴露安全標(biāo)準(zhǔn)的5200分之一。但美國(guó)威廉瑪麗學(xué)院的應(yīng)用科學(xué)教授馬克·欣德斯(Mark Hinders,未參與這項(xiàng)研究)提醒,由于超聲波可能損傷聽(tīng)力,該技術(shù)在真正應(yīng)用前還需要嚴(yán)格的安全測(cè)試。研究者也認(rèn)同這一觀點(diǎn)。
目前原型機(jī)的音質(zhì)尚不完美。景云表示,研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析設(shè)備發(fā)出的聲音,以進(jìn)一步提升性能。鑒于發(fā)射器體積小巧,他認(rèn)為車載聲音飛地系統(tǒng)有望成為首個(gè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。