فن‌آوری صوتی پیشرفته: روشی برای شنیدن صداها به صورت خصوصی بدون نیاز به هدفون
به نقل از ایتنا و ساینس نیوز، نکته جالب این است که در فیلم بلید رانر 2049 نیز به تبلیغاتی برخورد می‌کنیم که به‌صورت مستقیم و آهسته در گوش عابران گفته می‌شوند.
در دنیای واقع نیز، ویژگی‌های معماری می‌توانند چه به‌صورت عمدی و چه به‌طور تصادفی، موج صدا را در نقاط خاصی متمرکز کنند. به‌عنوان مثال، در تالار مجسمه‌ها در کنگرهٔ آمریکا، یک نجوا می‌تواند به‌طور بی‌صدا از یک نقطه به نقطهٔ دیگر منتقل شود؛ پدیده‌ای که به دلیل تعامل امواج صوتی با سطوح منحنی رخ می‌دهد. این خصوصیات، الهام‌بخش تحقیقات علمی برای هدایت دقیق صدا شده‌اند.
یکی از چالش‌های عمده در این تحقیق‌ها، پراکندگی فرکانس‌های شنیداری انسان به شمار می‌آید. محدوده شنوایی انسان، از ۲۰ تا ۲۰ هزار هرتز، نسبت به فرکانس‌های بالاتر نظیر فراصوت بسیار بیشتر در فضا به‌صورت پراکنده توزیع می‌شود.
این ویژگی به آسانی موجب می‌شود که مکالمات، حتی در زمانی که طرفین خواهان ارسال اطلاعات به‌صورت خصوصی هستند، به‌خوبی شنیده شوند.
در سال ۲۰۱۹، گروهی از محققان سعی کردند که با استفاده از تکنولوژی لیزر، صدا را به‌طور هدفمند منتقل کنند. در این روش، نور لیزر با برخورد به بخار آب موجود در هوا به صدا تبدیل می‌شود.
اما این روش، با وجود نوآور بودن، دارای محدودیت‌هایی بود؛ از جمله اینکه صدا در طول مسیر پرتو به‌طور واضح شنیده می‌شد و امکان کنترل محل شنیدن به دقت وجود نداشت.
در راستای دیگری، دانشمندان به تحقیق دربارهٔ امواج فراصوت روی آوردند. اگرچه این امواج برای انسان قابل شنیدن نیستند، اما پدیده‌ای به نام «برهم‌کنش‌های غیرخطی» به آن‌ها اجازه می‌دهد که صداهایی شنیدنی را به‌صورت غیرمستقیم تولید کنند.
زمانی که دو موج فراصوت به هم برخورد می‌کنند، ترکیب آن‌ها می‌تواند موجی با فرکانس قابل‌شنیدن ایجاد کند که صرفاً در نقطهٔ برخورد قابل شنیدن است.
برای توضیح بهتر این پدیده، به صداهای جِزجِز روغن داغ فکر کنید. هنگامی که قطرات آب به روغن داغ وارد می‌شوند، انفجارهای کوچک بخار ایجاد می‌کنند که منجر به تولید امواج فراصوت و در نهایت صدا می‌گردد.
در قرن بیستم، ارتش ایالات متحده از این خاصیت برای تولید بلندگوهایی استفاده کرد که صدا را در مسیر خاصی هدایت می‌کردند. بعداً، شرکت‌هایی نظیر Holosonics به تجاری‌سازی این فناوری پرداخته‌اند. اما همچنان، این سیستم‌ها به‌طور کاملاً خصوصی نبودند؛ زیرا هر کسی که در مسیر موج قرار می‌گرفت قادر به شنیدن صدا بود.
اما پژوهي تازه، افق‌های جدیدی را به روی ما گشوده است. دکتر «یون جینگ» (Yun Jing)، پژوهشگر آکوستیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، این فناوری را مشابه با هدفون‌های نامرئی توصیف می‌کند. به‌گفته او، اگر در نقطه‌ای خاص قرار بگیرید، قادر به شنیدن موسیقی یا صدایی خواهید بود، در حالی که فرد دیگری در نزدیکی شما چیزی نخواهد شنید.
در این پروژه، محققان از متاسطح‌های آکوستیکی بهره گرفتند؛ موادی با ساختارهای ریز و تکرارشونده که توانایی تغییر رفتار امواج صوتی را دارند. به‌گفتهٔ دکتر «مایکل هابِرمن» (مهندس مکانیک از دانشگاه تگزاس در آستین)، این متاسطح‌ها مشابه لنزهای نازک عمل می‌کنند که می‌توانند موج صوت را خم، متمرکز یا منحرف کنند.
تیم دکتر جینگ با استفاده از چاپ سه‌بعدی پنل‌هایی که دارای مسیرهای زیگزاگ برای عبور هوا بودند، موفق به هدایت امواج فراصوت به مسیرهای منحنی شدند. سپس با پوشش‌گذاری دو بلندگو به لایه‌ای از این متاسطح، امواج صوتی به‌گونه‌ای هدایت شدند که فقط در نقطهٔ مشخصی با یکدیگر تقاطع کرده و تنها در آن نقطه قابل شنیدن باشند.
او اضافه می‌کند: «کیفیت صدای تولیدی هنوز در سطح بالایی قرار ندارد؛ چرا که از یک مبدل ۴ دلاری استفاده کرده‌ایم. اما هدف ما فقط اثبات قابلیت این امر بود و حالا می‌دانیم که این مشکل قابل حل است.»
بدیهی است که این فناوری‌ها در صورت توسعه کامل، می‌توانند به طور جدی در کاهش آلودگی صوتی مؤثر باشند و تحولی در نحوه تعامل انسان با صدا و محیط پیرامون پدید آورند.
