新型聲學超材料設備精準控制聲音方向,可鎖定特定人士傳送

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 09 日 19:14 | 分類 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


想像一下,你距離某個音源好幾百公尺,但聲音卻沒有因距離遙遠而失真或減弱強度,相反地,清晰的仿佛就在耳邊──這可能就是未來聲學超材料設備能辦到的奇效。

超材料(metamaterial)沒什麼特別之處,它們的本體也不過是普通又常見的材料,如:塑膠、紙張、木材或橡膠等,只是精心設計出內部特殊的幾何結構,而展現出不同於一般材料的超材料特性,科學家對超材料最早的研究為「負折射率超材料」。

而聲學超材料(acoustic metamaterial)屬於相對新穎的領域,約 21 世紀初才陸續出現研究成果;今年早些時候,來自波士頓大學的團隊發表一種新型聲學超材料設備,外型有如甜甜圈,中間留了一個大洞讓空氣得以流通,卻能神奇的阻擋 94% 聲音穿透。

波士頓大學團隊就是先算出擁有精準角度的環形結構,可干擾傳入的聲波並加以反彈,讓聲音「遠離」你的耳朵,在團隊的實驗中,設備有效阻擋了惱人的高音頻噪音。

而現在,來自英國薩塞克斯大學與布里斯托爾大學的科學家,近日於 CHI 2019 會議上展示另一種新的聲學超材料設備「Vari-sound」,有可能在未來改變音樂會、演唱會、劇院等大空間傳遞聲音的方式。

研究團隊在設備中加入了準直儀(collimator),使聲音得以定向傳輸,有如光學系統,這可能有什麼應用?比如超乎想像的「聲學望遠鏡」,從茫茫人海中擇定某人傳送/接收聲音;高度聚焦的聲音也可以從嘈雜背景噪音中脫穎而出,比如應用在戶外廣播系統。

又或者,這種設備在音樂廳可以呈現完美的 360 度環繞音效,確保每個觀眾都擁有最佳聆賞體驗──不管你是花好幾千元坐在上等席、還是只花 1,000 元坐在最後一排。你知道,在大型音樂廳中,只有坐在中間位置的人擁有最佳環繞音效體驗,角落邊緣人可沒這個福利。

當然,最讓人期待且難以置信的應用,就是一副不用塞進你耳朵、但音樂只有你聽得到的耳機,大概和只有你看得見、別人看不見畫面的螢幕防窺片同理。

此外,超材料還有一個好處,就是更便宜、更容易製造,團隊的原型設備雖然簡單,但卻降低了新型音響的設計門檻,聲學超材料未來的相關應用確實令人興奮。

▲ 傳統音響往四面八方傳遞聲音,聲學超材料音響則可以定向傳輸聲音。

(圖片來源:薩塞克斯大學

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