Ідея створити випромінювач спрямованого звуку має давню історію. Ще в кінці XIX століття знаменитий своїми надзвичайно наочними експериментами американський фізик Роберт Вуд разом зі своїм приятелем Портером сконструював майже триметровий картонний мегафон діаметром понад півметра. за словами Вільяма Сібрук, біографа Вуда, з його допомогою можна було передавати голос на дуже велику відстань - робити несподівані зауваження людям, які стоять за два-три квартали. Сидячи в кімнаті Вуда на верхньому поверсі будинку на вулиці Мак-Куллох, вони чекали підходящу жертву. Людині, що йде по порожній вулиці в кінці кварталу, говорили: «Прошу вибачення, ви щось упустили». Той зупинявся, озирався назад, потім під ноги і, постоявши хвилину, йшов далі. Якось пожартували над полісменом, упадати за дівчиною, повідомивши йому ніжним голосом, що «у всіх поліцейських величезні ноги».
невблаганна дифракція
Більшість сучасних звукових випромінювачів має широку діаграму спрямованості. І зробити її yже надзвичайно важко - фізика невблаганна. Звук - це хвиля, і кут «розпливання» пучка визначається дифракцією. Щоб «сфокусувати» звук у вузький пучок, розмір випромінювача повинен перевищувати довжину хвилі. Це одна з причин, по якій сабвуфер чутно у всьому будинку, тоді як високочастотними ефектами можна насолодитися, лише сидячи безпосередньо перед колонками.
Довжина звукових хвиль чутного діапазону може досягати декількох метрів, що істотно перевищує розміри традиційних динаміків, тому звук звичних нам гучномовців поширюється на всі боки. Погодьтеся: навряд чи має сенс конструювати колонку розміром з будинок для того, щоб «цілитися» в конкретних слухачів. Інший спосіб створення узконаправленного пучка звукових хвиль (при цілком розумних розмірах випромінювачів) - зменшення довжини хвилі до сантиметрів і міліметрів. але є одна проблема: почути такий звук людина не зможе.
нащадки сонаров
Ультразвук з сантиметровими і міліметровими хвилями знайшов широке застосування в акустиці з 1940-х років. Сонари (ультразвукові гідролокатори) були придумані, щоб виявляти субмарини в товщі води. в 1960-х дослідники помітили, що з-за нелінійних ефектів у воді з'являються нижчі, ніж випромінює, частоти. Це призвело до розробки нової математичної бази і спрямованих і широкосмугових сонаров, так званих параметричних акустичних антенних решіток.
Звукова революція
Джозеф Помпеї - втілення «американської мрії». Отримавши патент, він заснував компанію Holosonic Research Labs, вклавши в неї дві тисячі доларів. У свої 32 роки доктор наук Помпеї знаходиться на порозі появи багатомільярдного ринку революційних звукових систем.
Розробка Holosonics під назвою Audio Spotlight представляє собою набір невеликих ультразвукових випромінювачів, об'єднаних на одній панелі. Довжина хвилі ультразвуку багато менше розмірів динаміка, тому хвилі випромінюються вузьким «стовпом». Якщо прикласти до Audio Spotlight вухо, ми не почуємо нічого - випромінюється звук лежить в діапазоні від 40 до 80 кГц (середня людина сприймає лише частоти до 20 кГц). Але в міру поширення в повітрі (приблизно через півметра) за рахунок нелінійних ефектів відбувається поява «закладених» у ультразвукові імпульси чутних частот.
«Я використовую ультразвукової сигнал складної форми, отриманий шляхом якоїсь подібності амплітудної модуляції нелінійно перетвореного аудіосигналу, - розповів« Популярною механіці »Джозеф Помпеї. - Головна частина процесу - алгоритми обробки і модуляції сигналу, які я розробив в МIT. Мені вдається відновити чутний звук Hi-Fi якості c динамічним діапазоном в 100 дБ і гармонійними спотвореннями, що не перевищують 1%. Ніхто в світі не зміг навіть близько підійти до таких показників ».
Вихідний аудіосигнал обробляється еквалайзером, а потім надходить на вхід нелінійного процесора, який вносить необхідні передспотворення. Пізнати в вихідному сигналі вихідний звук практично неможливо. Цим сигналом модулюється ультразвук, посилюється і відтворюється за допомогою динаміків. А в міру поширення за рахунок нелінійності повітря ультразвук «спотворюється», відновлюючи форму вихідного аудіосигналу. «Звук генерується прямо в повітрі, а не самим динаміком, - каже Помпеї. - Це подібно до того, як якщо б зробити «звукову» голограму, яка і випромінює звук. Саме тому моя компанія називається Holosonic ».
Голоси в голові
Так що якщо раптом ви почуєте голоси, які не чує ніхто інший, - не лякайтеся, ви не зійшли з розуму. Просто ви потрапили в зону дії Audio Spotlight.