فهرست مطالب
پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری پوهانگ کره جنوبی، POSTECH، بلندگوی تک‌عنصری جدیدی با نام MiPAL ساخته‌اند که برای هدایت صدا به سمت یک شنونده مشخص طراحی شده است.
به گزارش سرویس اسپیکر و هدفون تکناک، این فناوری از فرامواد آکوستیکی و کشسان برای متمرکز کردن صدا و کاهش نشت آن به اطراف استفاده می‌کند.
پژوهشگران بیان کردند که این فناوری در صورت توسعه و تجاری‌سازی، می‌تواند برای پخش صدای شخصی در برخی محیط‌های عمومی به کار گرفته شود. برای نمونه، استفاده از چنین سیستمی در آینده ممکن است به مسافران قطار یا هواپیما اجازه دهد بدون هدفون به محتوای صوتی گوش دهند و در عین حال، میزان صدایی که به صندلی‌های مجاور می‌رسد کاهش پیدا کند.
پروفسور جونسوک رو گفت که پژوهشگران با طراحی هم‌زمان فرامواد و دستگاه فراصوت به‌عنوان یک سیستم واحد، تلاش کرده‌اند محدودیت‌های مربوط به هزینه، پیچیدگی و انعطاف‌پذیری طراحی را برطرف کنند. به گفته او، پژوهش‌های مربوط به فرامواد آکوستیکی و کشسان تاکنون بیشتر بر اثبات اصول و نمایش مفاهیم متمرکز بوده‌اند. او این پژوهش را گامی برای بررسی امکان استفاده عملی از فرامواد در یک دستگاه کاربردی توصیف کرد.
بیشتر بخوانید: سونی هدفون لوکس 1000X The Collexion را معرفی کرد + تصویر
هدایت صدا مانند یک پرتو باریک
برخلاف نور که می‌تواند در مسیر مشخصی حرکت کند، صدا به‌طور طبیعی در جهت‌های مختلف منتشر می‌شود و به محیط اطراف راه پیدا می‌کند. بلندگوهای آرایه پارامتری متداول برای متمرکز کردن صدا معمولا از آرایه‌هایی شامل تعداد زیادی فرستنده استفاده می‌کنند. طراحی‌های تک‌عنصری ساده‌تر نیز ممکن است با مشکل نشت صدا روبه‌رو شوند، چرا که ارتعاش‌های ناخواسته می‌توانند صوت را از کناره‌های دستگاه منتشر کنند.
پژوهشگران برای کاهش این مشکل، بلندگوی تک‌عنصری MiPAL را بر پایه یک سیستم بلندگوی آرایه پارامتری طراحی کرده‌اند. این فناوری، محتوای قابل شنیدن را روی امواج فراصوت مدوله می‌کند و از رفتار غیرخطی صدا در هوا برای هدایت صوت در محدوده‌ای باریک استفاده می‌کند. هدف از این روش، کاهش انتشار گسترده صدا در محیط و متمرکز کردن آن در جهت شنونده مورد نظر است.
این سیستم دو نوع ساختار فراماده‌ای را در یک مبدل واحد ترکیب می‌کند. فراسطح آکوستیکی در قسمت جلویی مانند یک لنز عمل می‌کند و امواج فراصوت را به پرتویی باریک تبدیل می‌کند. واحدهای فراماده کشسان در بخش پشتی نیز برای سرکوب ارتعاش‌های ناخواسته و کاهش نشت جانبی صدا به کار می‌روند.
این ترکیب به پژوهشگران اجازه داده است با یک عنصر، کنترل بیشتری بر جهت انتشار صدا داشته باشند. همچنین این رویکرد می‌تواند نیاز به استفاده از آرایه‌های بزرگ شامل تعداد زیادی فرستنده را کاهش دهد.
آزمایش بلندگوی تک‌عنصری MiPAL
این دستگاه تک‌عنصری می‌تواند صدا را در محدوده فرکانسی ۵۰۰ هرتز تا ۱۰ کیلوهرتز به صورت جهت‌دار پخش کند. این محدوده بیش از چهار اکتاو از طیف صوتی قابل شنیدن را پوشش می‌دهد.
پژوهشگران عملکرد این فناوری را در آزمایش‌های شبیه‌سازی‌شده صندلی‌های هواپیما و با استفاده از سیگنال‌های واقعی پخش برنامه و موسیقی بررسی کردند. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که افزودن واحدهای فراماده کشسان، کنترل جهت انتشار صدا را بهبود می‌دهد و میزان رسیدن صدا به موقعیت‌های مجاور را کاهش می‌دهد.
این نتایج در شرایط آزمایشی به دست آمده‌اند و متن پژوهش هنوز از استفاده گسترده یا تجاری این فناوری خبر نمی‌دهد. با وجود این، آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این روش می‌تواند برای جداسازی بهتر صدا میان صندلی‌های نزدیک به یکدیگر بررسی شود.
یکی دیگر از ویژگی‌های طراحی بلندگوی تک‌عنصری MiPAL، استفاده از ساختارهای ماژولار فراماده‌ای است که با چاپ سه‌بعدی ساخته می‌شوند. این روش به مهندسان امکان می‌دهد طراحی دستگاه را برای فاصله‌های متفاوت میان صندلی‌ها، زاویه‌های مختلف پرتو صوتی یا شرایط محیطی گوناگون تغییر دهند.
پژوهشگران استفاده در هواپیماها، قطارها و موزه‌ها را از کاربردهای احتمالی این فناوری مطرح کرده‌اند. برای مثال، در صورت توسعه بیشتر، مسافران ممکن است بتوانند محتوای صوتی یا اعلان‌های مخصوص خود را با مزاحمت کمتر برای دیگران بشنوند. در موزه‌ها نیز چنین سیستمی می‌تواند برای پخش توضیحات صوتی در محدوده مشخص مقابل هر اثر به کار گرفته شود.
در حال حاضر بلندگوی تک‌عنصری MiPAL بیشتر نشان‌دهنده امکان فنی هدایت دقیق‌تر صدا با یک بلندگوی تک‌عنصری است. میزان موفقیت این فناوری در محیط‌های واقعی، هزینه تولید انبوه و امکان استفاده تجاری از آن به توسعه و ارزیابی‌های بیشتر نیاز دارد.
بیشتر بخوانید: هدفون گیمینگ HD 620S سنهایزر با الهام از مرسدس-AMG معرفی شد
