Le contrôle du son a longtemps été un incontournable de la science-fiction et de la fantaisie. Dans Dunele cône du silence permet aux caractères de converser en privé, même dans les espaces ouverts. Les panneaux d'affichage étranges de Blade Runner 2049 Chuchotez les publicités dans les oreilles de ceux qui passent.
Dans le monde réel, les bizarreries de l'architecture, intentionnelles ou non, peuvent diriger où va le son. Dans la salle des statues du Capitole américain, par exemple, un murmure peut voyager en silence à travers la pièce d'un endroit à un autre. Les ondes sonores interagissent avec les surfaces courbes pour concentrer l'audio. Maintenant, les scientifiques cherchent à contrôler précisément le son, peut-être un jour entraînant un monde sans écouteurs, mais diriger des ondes sonores est un défi.
Les fréquences que les humains peuvent entendre, 20 à 20 000 Hertz, ont tendance à diffuser plus facilement que l'échographie à haute fréquence, c'est pourquoi les conversations peuvent être entendues.
En 2019, les chercheurs ont dirigé le son utilisant des lasers qui convertissent la lumière en son lorsqu'ils sont absorbés par la vapeur d'eau dans l'air. Lorsque le faisceau laser était stationnaire, une localisation précise était difficile; Le son pouvait être entendu n'importe où le long du faisceau. L'ajout d'un miroir rotatif localisé sonore plus, mais la méthode n'a pas pu transmettre un son détaillé.
Une autre approche repose sur des vagues à ultrasons. Bien qu'inaudible, ils peuvent aider à cibler l'audio grâce à un effet appelé interactions non linéaires. Lorsque deux ondes à ultrasons se rencontrent, elles «s'ajoutent» ensemble pour créer une vague de fréquence plus élevée. Les ondes convergentes «se soustraient» également pour créer une vague de fréquence inférieure qui fait la différence entre les deux, qui peuvent se situer dans la plage de l'audition humaine.
C'est ce qui se passe lorsque l'eau frappe de l'huile chaude dans une poêle; De minuscules explosions à vapeur génèrent des vagues à ultrasons, qui se mélangent dans l'air pour créer le grésillement que nous entendons.
Au 20e siècle, l'armée américaine a profité de l'effet pour développer des locuteurs qui peuvent orienter le son le long d'un chemin. Finalement, des entreprises comme Holosonics ont commercialisé des conférenciers directionnels. Comme pour le laser, cependant, l'audio n'est pas entièrement privé car il peut être entendu le long du chemin du faisceau sonore.
Mais récemment, les chercheurs ont développé des «enclaves audibles» privées.
«C'est comme porter un casque invisible», explique Yun Jing, chercheur en acoustique chez Penn State. Si vous vous tenez au bon endroit, vous pouvez entendre une voix ou une musique, tandis que quelqu'un à proximité n'entend rien du tout, Jing et ses collègues ont signalé en mars Actes de l'Académie nationale des sciences.
Ils ont réalisé cette Marvel en utilisant des métasurfaces acoustiques, des matériaux conçus pour avoir de minuscules structures répétitives pour manipuler le son d'une manière que les matériaux naturels ne peuvent pas. «Une métasurface est une lentille plus mince que la longueur d'onde des ondes sonores qu'elle manipule», explique Michael Haberman, ingénieur en mécanique à l'Université du Texas à Austin. Comme les lentilles pour la lumière, les métasurfaces acoustiques peuvent se plier, former et directement le son en modifiant la forme de l'onde.
Les panneaux acoustiques imprimés en 3D de Jing avec des canaux d'air Zigzag. L'ajustement de la longueur du chemin de chaque canal permet à l'équipe de diriger les ondes ultrasoniques dans des chemins incurvés. L'équipe a ensuite couvert deux haut-parleurs avec des feuilles minces de cette métasurface pour plier les faisceaux ultrasoniques l'un vers l'autre alors qu'ils se propageaient dans l'air. Au moment de l'intersection, les interactions non linéaires ont transformé les vagues en son audible qui ne pouvait être entendu qu'à cet endroit.
«La qualité sonore n'est pas géniale; nous avons utilisé un transducteur de 4 $», explique Jing. « Mais ce n'est qu'une preuve de concept. Et cela fonctionne. »
Cette technologie ne peut pas créer un Dune-Les cône de silence pour l'instant, mais les chercheurs envisagent un avenir dans lequel les conversations privées peuvent se produire dans des espaces ouverts – aucun écouteur ni fils requis. Les bibliothèques, les bureaux et autres lieux publics pourraient héberger de nombreuses enclaves audibles pour permettre simultanément des flux audio privés.
