Объект в центре окружает кольцо динамиков, и всё это окружено кольцом микрофонов

Окружающие нас звуки происходят не только непосредственно от их источников, но и от эха – отражения от других предметов. Живая музыка звучит по-разному, когда её играют в разных помещениях. Также эффект эха позволяет работать различным приборам типа эхолота.

Некоторые учёные стремятся сделать следующий шаг и активно манипулировать звуковыми волнами – так, чтобы у слушателя создавалось впечатление, не совпадающее с реальностью. Например, чтобы можно было акустически скрывать предметы, лишая звуковой фон отражённых от этих предметов волн.

Обычно для этого прибегают к пассивным методам – например, к отделке поверхности, от которой нежелательно отражение волн. Однако такой подход нельзя назвать гибким, к тому же, он не работает во всём диапазоне частот.

Активные методы заключаются в добавлении специально сконструированного слоя звуковых волн. Но их возможности ограничены, и работают они только если изначальное звуковое поле можно предсказать с некоторой определённостью.

Теперь же группа учёных из Швейцарской высшей технической школы Цюриха совместно со специалистами из Эдинбургского университета разработали новую концепцию, улучшающую методы активной звуковой маскировки. В своей работе они описывают, как им удалось акустически скрыть существовавшие предметы, а также создать иллюзию присутствия предметов, которых на самом деле в комнате не было.

Эксперименты проводились в лаборатории, где учёные смогли добиться эффекта акустического «исчезновения» предметов размера порядка 12 см, или же «появления» несуществующих предметов примерно такого же размера.

Скрываемый объект заключён в кольцо из микрофонов (контрольных датчиков), внутри которого находится кольцо из динамиков (контрольных источников). Датчики регистрируют внешние акустические сигналы, доходящие до объекта. На основе измерений компьютер вычисляет, какие вторичные звуки нужно выдать динамикам, чтобы соответствующим образом дополнить изначальное звуковое поле.

Для маскировки объекта контрольные источники испускают сигнал, ликвидирующий звуковые волны, отражаемые объектом. Для симуляции наличия объекта (звуковой голографии), контрольные источники отправляют в акустическое поле сигналы, соответствующие отражённым от объекта звуковым волнам.

Для работы системы требуется очень быстрая обработка и генерация сигналов. Экспериментаторы использовали для этой цели FPGA с крайне малым временем ответа.

По словам лидера группы исследователей Йохана Робертсона, их лаборатория позволяет манипулировать акустическим полем в диапазоне более трёх с половиной октав. Максимальной частотой для скрытия объекта будет 8700 Гц, а для симулирования – 5900 Гц. По мнению Робертсона, подобная технология может найти использование в разработке акустических датчиков, архитектуре, коммуникациях и образовании.

Также она может пригодиться в геологии. В лабораториях свойства минералов проверяют при помощи звуков частотой более 10 кГц, а в поле – с частотой менее 100 Гц. Новая технология позволит «закрыть» этот промежуток.

Источник: Habr

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии

Похожие записи: