{h1}
vetenskap + teknik

Bara för dig: hur man skapar ljud som du bara kan höra i en plats

Anonim

Tänk på ditt typiska upptagen café eller restaurang som är full av människor. Dinersna är vanligtvis tvungna att lyssna på samma musik som pumpas in i lokalen via högtalarna.

Vad händer om du kan skapa ljud som skräddarsys för varje bords smak så att folket kunde lyssna på egen musik, sportevenemang, nyheter eller bara njuta av tystnaden?

Det kan låta omöjligt men det är närmare att bli en verklighet än du tror. Och det finns många möjliga användningsområden för dessa anpassade ljudzoner.

Till exempel kan öppna plankontor eventuellt vara tystare eftersom ljuden från att titta på onlinevideoer eller konferenser kan anpassas så att de inte stör dina medarbetare. Det kan vara möjligt att titta på filmer på bio eller hemma på olika språk genom att helt enkelt sitta i den zon som passar dig bäst.

Personlig annonsering i köpcentra kan bli en verklighet, skräddarsydd för individer. Sportstadioner kan ha olika kommentarer och ett tystare fält att spela på. Kanske kan konstinstallationer och museer ge hörbart innehåll framför utställningar.

Lista över möjligheter är oändlig.

Hur fungerar det?

De ljud du hör varje dag är vågor som reser genom luften, precis som krusningarna på ytan av en damm. När vågorna möts kan de antingen stå ovanpå varandra, avbryta varandra eller kombinera för att skapa nya ljud.

Men genom att noggrant styra vågorna och där de kombinerar, är det möjligt att få dem att avbryta i vissa utrymmen och förstärka i andra utrymmen.

Om denna idé låter bekant kan det bero på att du har hört talas om ljudavbrytande hörlurar och hörlurar som utför ett liknande trick. De lyssnar på ljud som rör sig mot örat och producerar en våg som avbryter ljudet. Men detta händer bara i ett mycket litet område vid örat.

Tänk nu på att utvidga detta till ett större område omgivet av högtalare för att styra ripplarna av ljud som går genom rymden inuti.

I zonen

Varje högtalare är inställd noggrant. De kan nu producera ljudzoner från stående vågor och tystnadszoner från avbrytande vågor.

Teoretiskt, med obegränsad ström, kan alla storlekar och några ljudzoner eller ljudsvagsområden skapas. Men det är mer praktiskt att skapa zoner som inte är mindre än ungefär en halv meter bred och separerade med ungefär en halv meter. Denna storlek skulle bekvämt passa ett mänskligt huvud och så är behovet av att gå mindre ofta inte nödvändigt.

Ett svårt hinder att övervinna är ljudets reflektioner från ett rums väggar. Reflektioner införa mer ljud som behöver kontrolleras.

På samma sätt som ljuset speglar en spegel, ljudet återspeglar en vägg. En spegel som är smutsig eller täckt reflekterar dåligt ljuset och väggarna i ett rum kan behandlas på liknande sätt som att minska ljudreflektionerna.

Men för väggar som inte kan behandlas kan ett antal mikrofoner i rummet vara en lösning för att minska reflektionerna. Lasrar har också använts för att mäta hur ljudet färdas genom ett utrymme och kan ha potential i framtiden för att förutsäga rumsreflektioner.

Generellt används ju fler högtalare, desto bättre är de zoner som kan skapas. När utrymmet är begränsat minskas antalet högtalare som passar in i ett rum.

Om alltför få högtalare används och för många zoner skapas, börjar ljudet läcka mellan zonerna. Detta kan orsaka problem med integritet men inte alla läckta ljud kan höras.

Ett sätt att förbättra integriteten i zonerna är att använda en teknik som kallas ljudmaskering. Vi gör detta genom att noggrant lägga till zoner av subtilt brus som akustiskt täcker upp läckta ljud med minimal effekt på andra.

Vi kan också minska felet när zoner skapas. Detta görs genom att låta ljudet läcka när människor inte kan höra dem, vilket sparar energi. Den sparade energin kan sedan användas för att förbättra ljudet på andra ställen där människor vill höra dem.

Lovande forskning

En del lovande forskning ser på att använda matematiska modeller av hur örat hör och processer låter.

Detta kan ge bättre kvalitetszoner och minska antalet högtalare som krävs. På samma sätt som hur populär MP3-ljud, MP4-video och JPG-bildlagringsteknik fungerar genom att använda mänsklig uppfattning för att minska filstorlekar.

Det finns fortfarande många frågor att besvara, som hur vi uppfattar dessa ljudzoner, är ljudets kvalitet något bra och kan reflektioner från rummet kompenseras effektivt?

Men vi är fortfarande på väg att göra dem till en verklighet. Under de senaste tio åren har en hel del teori publicerats om detta ämne. Under de senaste fem åren har vissa tvåzonsystem visat sig fungera i den verkliga världen.

Forskare har visat att det är möjligt att tillhandahålla ett par distinkta zoner (med ungefär en halv meter mellan dem). En zon kan innehålla tal (eller musik) i en volym som motsvarar en vanlig konversation, den andra zonen kan innehålla ett ljud med en volym som liknar bakgrundskonditioneringen.

Skala upp detta och offentliga platser kommer aldrig att låta samma igen.

Rekommenderas

Hur undersökande journalister använder sociala medier för att avslöja sanningen

Firande Marion Walter - och andra oskilda kvinnliga matematiker

Arbetet står verkligen inför en hård kamp i Skottland