В MIT научились передавать звук с помощью лазера

    Группа исследователей из MIT представила новый метод передачи направленного звука при помощи лазера. Под катом, рассказываем, на чем построена эта технология.


    Фото PxHere / PD

    Лазер для передачи звука


    Технология направленного звука, способная формировать аудиопоток, слышимый в небольшой области пространства, известна ещё с 1980-х годов. Однако звук от таких систем (в том числе современных) сложно назвать узконаправленным: в среднем он распространяется на зону диаметром в 50 сантиметров. Большой размер области покрытия ограничивает их применение.

    Сегодня они используются для создания «аудиоточек» в музеях — чтобы посетители могли слушать лекции электронных гидов и не мешать другим — но не годятся для трансляции аудиопотока конкретному человеку на большом расстоянии.

    Эту проблему решили инженеры из MIT. Они предложили использовать для передачи направленного звука точно лазерный луч. В основе их решения лежит фотоакустический эффект, когда водяной пар в атмосфере поглощает энергию света. Этот процесс приводит к локальному повышению давления воздуха и возникновению звуковых колебаний. Эти колебания человек способен воспринимать без дополнительного носимого оборудования.

    Как это работает


    В качестве источника излучения инженеры из MIT использовали тулиевый лазер, который обычно применяют в медицине и косметологии. Устройство способно генерировать излучение с длиной волны от 1900 до 2000 нм — ближний инфракрасный диапазон электромагнитного спектра. Решение применить тулиевый лазер связано с тем, что водяной пар в воздухе лучше всего поглощает волны именно этой длины. Ещё одна причина — свет с длиной волны 1900 нм безвреден для сетчатки глаза и кожи человека.

    Разработчики предложили два способа передачи звука. В первом методе задействован акустооптический модулятор — устройство, которое меняет интенсивность пропускаемого света. Оно состоит из стеклянной пластины, на которой при помощи пьезоэлектрического преобразователя создаётся бегущая ультразвуковая волна, меняющая интенсивность луча. Достоинством этого подхода стало довольно высокое качество передаваемого звука — исследователям удалось успешно воспроизвести запись речи и даже музыку.

    Во втором способе передачи аудиоинформации вместо модулятора используется вращающееся зеркало. Оно перемещает лазерную точку в пространстве около слушателя со скоростью звука, что приводит к интерференции акустических сигналов и их усилению.

    В этом случае качество звука хуже, чем в первом методе. Однако сам звук оказывается гораздо более громким — авторам удалось достигнуть значения в 60 дБ на расстоянии в 2,5 метра (в первом случае максимумом были 30 дБ).

    Пока что разработчикам не удалось создать систему, которая бы объединила достоинства — громкость и качество звука — обоих подходов. Но они продолжат работу в этом направлении. Инженеры планируют развивать метод на основе вращающегося зеркала. Решение связано с тем, что «сделать громче» звук в первом случае можно только за счет более мощного лазера, а он уже будет опасен для человека.

    Другие методы передачи направленного звука


    Идея использовать лазер для передачи звука на расстояние не нова. Подобную технологию предложили в Министерстве обороны США. Они использовали два оптических устройства: фемтосекундный лазер, который создает в воздухе шар плазмы, и нанолазер, настроенный на узкий диапазон длин волн и генерирующий в этом шаре звуковые колебания.

    В результате в воздухе раздается неприятный шум, похожий на звук сирены. Устройство планируют применять для защиты секретных объектов от посторонних.


    Фото D-Kuru / CC BY-SA

    Для передачи направленного звука также используют микроволны. Несколько лет назад группа исследователей из университета Иллинойса в Чикаго изучала возможность передачи аудиосигнала с помощью аппарата МРТ, используя черепные кости человека в качестве «носителя» звуковых колебаний. Инженерам удалось передать явно различимые акустические щелчки, но сколько-нибудь сложные аудиозаписи воспроизвести не удалось. Звуковые волны были недостаточно мощными для этого.

    Еще одним способом воспроизведения аудиозаписей в небольшой области пространства является ультразвук. Компания Noveto в прошлом году представила акустическую колонку, которая имеет 3D-сенсоры, отслеживающие положение головы слушателя. Затем она рассчитывает, в каком направлении и под каким углом нужно посылать ультразвуковые волны, чтобы создать у слушателя ощущение «виртуальных наушников».

    Перспективы направленного звука


    Сегодня направленный звук преимущественно используют на выставках или в рекламе. Однако ожидается, что в будущем он станет более эффективным маркетинговым инструментом. Например, колонки Noveto планируют использовать вместе с системой распознавания лиц для передачи таргетированных рекламных объявлений для прохожих на улице.

    С новыми методами передачи звука появятся и другие сферы их применения. Например, решение инженеров из MIT предлагают использовать в системах персонального оповещения людей об опасностях, так как лазер способен транслировать звук на очень большие расстояния.



    Дополнительное чтение из нашего «Мира Hi-Fi»:

    Шума стало много, шума будет мало: звуковая гигиена в городах
    Как превратить компьютер в радио



    Аудиомания
    282,00
    Одна из крупнейших Hi-Fi, High End компаний в СНГ
    Поделиться публикацией

    Комментарии 16

      –1
      Ох уж эти маркетологи-рекламщики, любую технологию готовы изгадить и опошлить своими грязными ручками ((( Хуже военных.
        +2
        Идея использовать лазер для передачи звука на расстояние не нова. Подобную технологию предложили в Министерстве обороны США. Они использовали два оптических устройства: фемтосекундный лазер, который создает в воздухе шар плазмы, и нанолазер, настроенный на узкий диапазон длин волн и генерирующий в этом шаре звуковые колебания

        Эти ребята говорят, что через три года они научат свой плазменный шар воспроизводить человеческую речь. Библейская история Моисея, которому горящий куст на вершине горы давал заповеди, заиграла новыми красками прям.
          –1
          горящий куст на вершине горы давал заповеди

          Горящие кусты, они такие, вполне могут просветить, правда, потом по здравому размышлению, фигня какая-то оказывается частенько.
            +8
            Горящие кусты, они такие, вполне могут просветить, правда, потом по здравому размышлению, фигня какая-то оказывается частенько.

            Вполне могу представить, как через пару-тройку лет оператор американского дрона будет троллить каких-нибудь игиловцев в горах Белуджистана. «Истинно говорю вам, только сложивший оружие обрящет царство Мое».
              0
              вот вы смеетесь — а ведь это будет потом применено не только военными %)
                0
                Если вы про церковь — чуваки и менее навороченными техническими средствами решают задачу окормления паствы.
                Благодатный огонь
                Мироточение
                  0
                  … как раз церковь уже умеет решать свои задачи, и даже спецслужбы спокойно справятся со своими задачами по старинке.
                  Я про разных "Кузей"
                    0
                    нну… для меня лично разница между РПЦ и сектой Кузи — исключительно количественная, а не качественная. Впрочем, мы немного отошли от темы)
                0
                Были сообщения о попытках «свести с ума» диссидентов в СССР с помощью
                ru.wikipedia.org/wiki/Микроволновый_слуховой_эффект
                  –2
                  На Кубе американские и канадские посольства, судя по визгам ихних дипломатов, активно oкучивают акустическим оружием, если ихний МИД не врет.
                    +1
                    Врёт, ессно.
                    Сверчки там были. Уже признали. Не, ну просто когда кубинцы им уже и сверчков принесли, гнать про мистическое оружие русских стало как-то совсем комично.

                    Без шуток.
              0
              Эти ребята говорят, что через три года они научат свой плазменный шар воспроизводить человеческую речь. Библейская история Моисея, которому горящий куст на вершине горы давал заповеди, заиграла новыми красками прям.

              А ведь неплохой сюжет для Стар Трека. Если подобное там уже не обыгрывалось — не все смотрел. Да и хоррор-аттракционы неплохие вышли бы — говорящие светящиеся призраки, если получится придать не только форму шара, а вообще, какую вздумается. А вот это уже сюжет для «Черного зеркала» — человек из наиболее развитого общества, берет масс-маркет игрушку и создает культ себя любимого, в какой ни будь отдаленной тропической деревеньке
              0
              Если можно генерировать звук то можно попытаться двигать предметы давлением звуковых волн.
                +4
                Возьмите мышь и подготовьте к опыту. Полученную кашицу… (с)

                Описанный лазер генерирует различимый и не опасный для человеческого уха звук, но это все равно лазер. При повышении мощности, он будет предметы нагревать и/или разрушать, с сопутствующими звуковыми эффектами
                  +1
                  А давлением силы мысли можно усовершенствовать эту технологию.
                    +1

                    Ну ультразвуковая левитация уже есть, осталось скрестить ужа с ежом.

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое