Направленный звук: технология, которая может заменить наушники — как она работает

    В следующем году на выставке CES 2019 стартап Noveto планирует представить аудиосистему с направленным звучанием, предназначенную для массового рынка. Это акустическая колонка, звук от которой слышит его лишь один человек в комнате, как если бы он надел наушники.

    Рассказываем, как это работает и где уже применяют такие технологии.


    Фото Karim D. Ghantous / CC

    Что такое системы направленного звука


    Такие системы отличаются от обычных колонок тем, что формируют узкий аудиопоток, который слышен лишь перед ней. Первые динамики направленного звука появились в конце 80-х годов.

    Конструкция была достаточно примитивной. Они представляли собой обычные динамики, повешенные под потолком, которые окружал пластиковый купол. Звук отражался от внутренней поверхности купола и был слышен лишь человеку, стоящему непосредственно под устройством.

    В 90-х появилась другая технология, в которой используется ультразвук. В этом случае колонка с помощью пьезоэлектрических преобразователей излучает звук, частота которого находится за пределами диапазона слышимости человека. Но по мере распространения звуковых волн в воздухе происходит проявление слышимых частот (из-за нелинейных эффектов).

    У этих систем есть серьезный недостаток. Они рассчитаны на то, что слушатель стоит на одном месте — часто колонки размещают на потолке, а звук концентрируется в точке под ними.

    Как решили эту проблему


    Решили эту проблему инженеры израильского стартапа Noveto. Их система направленного звука умеет передавать звук слушателю вне зависимости от его местоположения в помещении.

    Акустическая колонка имеет 3D-сенсоры, которые отслеживают положение головы пользователя. После этого система сама рассчитывает, в каком направлении и под каким углом следует посылать звуковые волны (в этом случае также используется ультразвук). В результате на ушах пользователя как бы образуются «виртуальные наушники» — небольшие области, в которых слышна музыка.

    Сенсоры реагируют на движения слушателя и перемещают звуковой поток, если человек поворачивает голову или садится на другое место. При этом система способна распознавать нескольких сидящих рядом людей и каждому посылать персональный аудиопоток разной громкости.

    Демонстрацию работы технологии можно посмотреть в этом видео от CNBC:


    Сейчас система Noveto находится на этапе разработки, поэтому у него есть определенные недостатки. Например, если повернуться к колонке одним ухом, то звук будет поступать только в него (очевидно, система просто «не видит» второе ухо). Однако, по словам представителей компании, это можно исправить, если разместить дополнительную аудиосистему на потолке.

    Другой момент, над которым также ведется работа, — качество звучания. Как пишут журналисты из Business Insider, колонки Noveto пока воспроизводят аудио с искажениями. Плюс такие системы, из-за особенностей реализации, плохо проигрывают низкие частоты. Генеральный директор стартапа говорит, что со временем качество звучания системы будет существенно улучшено.

    Где технологию будут применять


    Сейчас системы направленного звука нечасто встречаются в повседневной жизни. В основном их используют в музеях или на выставках. Посетители могут слушать лекции электронных гидов и не мешать другим. Иногда такие системы можно найти в магазинах около полок с рекламируемым товаром. Такие технологии также используют в банках. Например, в некоторых отделениях Сбербанка установили терминалы для видеоконсультаций с колонками направленного звука.

    Ожидается, что с появлением компактных систем, аналогичных устройствам Noveto, направленный звук станет более привычной технологией. И наиболее перспективными областями её применения видятся аудиосистемы для офисов и автомобилей.

    В офисе системами направленного звука можно оборудовать комнаты для видеоконференций или рабочие места сотрудников, которые вынуждены проводить в наушниках большую часть дня. Это диспетчеры или операторы колл-центров.


    Фото Bryce Johnson / CC

    В автомобилях направленный звук может использовать водитель, чтобы ответить на звонок, или пассажиры, которые хотят послушать музыку и не отвлекать человека за рулем. В частности, Noveto уже заключили сделку с компанией SEAT, которая протестирует новую аудиосистему в своих авто.

    Кто еще разрабатывает подобные системы


    Направленный звук заинтересовал и другие автомобильные компании, помимо SEAT. Hyundai и KIA работают над системой «раздельных звуковых зон» (Separated Sound Zone). Каждое место в автомобиле будет оборудовано отдельной направленной колонкой, поэтому все пассажиры смогут слушать разную музыку или подкасты и не мешать друг другу.

    Аналогичные аудиосистемы планирует внедрить и Renault. Компания инвестировала в стартап Akoustic Arts, который занимается разработкой «персональных» колонок.

    На выставке CES 2018 одновременно с системой Noveto была представлена компактная колонка направленного звука S-Ray от Samsung. Это устройство помещается на ладони, и его можно подключать к смартфону. Колонку создали в творческой лаборатории Samsung C-Lab, и пока готов только первый прототип устройства.

    Несмотря на свой потенциал и заявления CEO Noveto, технология направленного звука еще долгое время не заменит наушники. Хотя бы потому что все эти проекты находятся на ранних этапах своего развития. Однако у технологии есть потенциал, и, возможно, в будущем она сумеет проявить себя в самых разных сферах нашей жизни.



    P.S. Больше об аудиотехнологиях, звуке и музыке — в нашем Telegram-канале:

    Космическое звучание Континуума Хакена
    Наш рейтинг наушников
    Гид для новичка: что важно знать про амбушюры наушников
    Наш гид покупателя: полочные колонки vs напольные
    Музыка для продуктивной работы



    Аудиомания
    242,72
    Одна из крупнейших Hi-Fi, High End компаний в СНГ
    Поделиться публикацией

    Комментарии 24

      +1
      Ещё в девяностых читал о системе с двумя направленными ультразвуковыми излучателями со слегка отличающимися частотами. Звук получался в определённой точке пространства — там, где пучки пересекаются. За счёт биений.
        0
        Можно сделать чтобы в ресторане у каждого столика играла своя музыка.
        Военные используют похожие звуковые пушки для разгона толпы.
          0
          А сосуды головного мозга не пострадают от длительного ультразвукового воздействия?
            0

            Мощность не та. Иначе пришлось бы летучих мышей бояться. А им — самих себя.

              +1
              Меня тоже беспокоит. Нелинейные эффекты ведь возникают при больших мощностях сигнала обычно.
                0
                Это в самом воздухе при весьма и весьма больших, возможно на границе воздух/перепонки при не очень больших. Вряд-ли стартапы совсем не учитывают медицинские ограничения. Впрочем и обычные наушники весьма вредны для слуха, люди имеют тенденцию включать их неадекватно громко.
                Исключая органы слуха, разрешенные уровни ультразвукового излучения насколько мне известно, ограничены только тепловым эффектом ультразвука вроде джоулей/ватт на килограмм веса во всяком случае для медицинской УЗИ аппаратуры, как и в MRI. То есть реально на звуковую перепонку будет действовать два эффекта, амплитуда ее отклонения от среднего положения (собственно в звуковом диапазоне) и чисто тепловой эффект от лишней энергии в ультразвуковом диапазоне. Вопрос просто в их соотношении.
                0
                Ребра — основная проблема наружной кардиографии, потмоу что ребро плохо проводит УЗ.
                А мозг в черепе, поэтому, наверное, все ок.
                +1
                Подобную штуку, году в 2004 я видел по Дискавери. Мужик направлял «тарелку» девушке, катающейся на коньках. Она слышала музыку, остальные на катке — нет, еще был эксперимент в библиотеке. С тех пор сколько я не гуглил, так и не смог найти ничего ни про эту технологию, ни про автора. Меня это поражало, мол «как так-то, очень крутая идея, а до сих пор это не появилось массово».
                  0
                  на заправках лукойл встречал такие штуки — рекламу крутят пока стоишь перед кассой, шаг влево-вправо и уже не слышно
                    0
                    Там все гораздо проще устроено, направленность создается за счет необычной конструкции обычного динамика, в 99% случаев этого достаточно.
                    0
                    Журнал «безопасность информационных технологий», Том 18 (№2 за 2011 год), «ВОЗДУШНЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ В ЗАДАЧАХ ЗАЩИТЫ АКУСТИЧЕСКОЙ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ»
                    0
                    Направленный звук можно сделать так же, как и направленное радио-излучение — фазированной решёткой и параболическим рефлектором. Физика процесса та же.
                      0
                      Эх… Хочу чтобы подобная система позволяла в офисе заглушать все внешние звуки. Отличный «капюшон тишины» получился бы.
                        0
                        Тут, на Хабре, когда-то была статья про такой стартап, где устройство создавало кокон, который либо окружающие звуки нивелирует, либо вас делает бесшумным. Но, как большинство стартапов, вряд ли его воплотили в жизнь.
                          0

                          Если я правильно понял о чём речь, то реализовали и даже продают, только он не работает как заявлено (физика мешает) В общем история из серии "как дорого продать фиговую блютус-колонку с генератором шума" https://youtu.be/MCW5HUkrr-o

                            0
                            Стартапов много, а на выходе — пшик. А вот представьте где нибудь в опенспейсе на потолок такую штуку приделать и каждый мог бы своим «капюшоном» управлять независимо…
                              0

                              Физика мешает. Видите ли, шум создать легко, а отсутствие шума ну никак не получается (вообще даже чисто идеологически создать отсутствие чего-либо — некоторая проблема)


                              Теоретически звуковые волны можно погасить такой же волной, сдвинутой по фазе, но вот незадача, чтобы это на практике работало, нужно, чтобы источники шума и гасящей его волны были расположены в одной и той же точке пространства.


                              На сегодняшний день лучшее, что придумано в смысле шумоподавления — беруши.

                                0
                                Ребята из «Чудо техники» недавно обзор офиса Самсунг в Москве делали и сказали что там такая приблуда стоит чтобы подавлять шумы из спортзала
                                  0

                                  Ну таки я тоже много чего могу сказать, мне же Вы безоговорочно не верите...


                                  Шум из спортзала очень легко давится пассивно стенами из определённых композитов, может они это имели в виду? В такой ситуации активное шумоподавление будет не только дорого и бестолково, так ещё и не нужно...

                                    0

                                    Зачем им врать? Зачем Самсунгу экономить на таких мелочах? Тем более, эта штука, скорее всего, их собственного производства

                          0
                          А можно вопрос? Из суммы 2 ультразвуковых частот получится средняя всё еще ультразвуковая, модулированная разностью в соответствии с формулой sin(a)+sin(b) = 2*sin((a+b)/2)*cos((a-b)/2). Чтоб получить низкую частоту в явном виде, нужно умножать. Как именно это происходит в обычном воздухе у этих товарищей?
                            0
                            Я бы вам показал в каких условиях работают операторы… Это больше всего напоминает курей-бройлер, они сидят в мелких отгородках за мелкими столиками, перед мелкими мониториками с тонкими клиентами, у каждого на глове гарнитурка не самого выдающегося качества и в туалет они ходят по расписанию. Какие уж тут направленные колонки и прочие излишества. Вот то, что их заменят роботами типа ватсона — это я верю, сунуть в серверную даже дико дорогую коробку с ускорителями, которая может сразу 1000 линий обслужить — куда дешевле, чем содержать даже 50 живых людей, да ещё в 2-3 смены, да с больничными, да с социальными выплатами…
                              0
                              Ну вот, теперь даже если уверен, что слышишь что-то, не факт, что другие слышат то же самое / слышат вообще. И для пранкеров новый инструмент…
                                0
                                И никто не упомянул «Daemon» by D. Suarez…

                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                Самое читаемое