Физици от Университета на Северна Каролина и Дюк са разработили модулен конструктор, с който може да създаде акустична холограма.
Той се състои от 12 различни видове блокове, всеки от който по определен начин въздейства на преминаващата звукова вълна.
Заедно те образуват масив от вълнови пиксели, който преобразува звуковата вълна по предварително програмиран начин, разказва в прессъобщение Университетът Дюк.
Изследването е публикувано в списание Scientific Reports.
За разлика от обикновената снимка оптичната холограма нови в себе си информация освен за интензивността на сигнала в дадена точка, но и за фазата на пристигащата вълна. Благодарение на това, прочитайки холограмата може да се създаде точно копие на светлинното поле на обекта, чието излъчване е записано с особени холографски методи. Сама по себе си холограмата е отпечатък на интерференчна картина, която е резултат на наслагването на два светлинни снопа - създадено от лазер отражение на обекта и опорен лазерен лъч. Холограмите не е задължително да бъдат записани чрез интерференцията на два светлинни снопа. Но това не е задължително - образите могат да се синтезират с компютър, а четенето също може да става от изчислителна машина.
Звуковите вълни представляват вълни на колебанията в налягането на въздуха, така че и върху тях може да се прилагат холографски техники. Тъй като характерна дължина на звуковите вълни е много по-голяма от дължината на светлинните вълни, акустичните холограми могат да се създават директно. За това е необходимо първоначално да се моделира интерференчна картина, а след това по някакъв начин да се възпроизведе в материала. Това би могло да стане с 3D-принтер.
Модели на звукови пиксели, Steve Cummer/ Duke University
В новото изследване еа показва, че за създаването на холограми може да се използва един вид "конструктор", състоящ се от 12 вида 3D-печатани пиксела. Всеки от тях представлява спирала с различна степен на усукване. колкото е по-силно усукана спиралата, толкова по-бавно преминава акустичната вълна през нея. Минавайки през масив от пиксели, подредени по определен начин фронтът на вълната се променя по определен начин. Например, ако в лявата част на масива се забавя звука, а дясната го пропуска почти без промяна, фронтът на вълната сякаш ще се изкриви наляво.
Външен вид на устройството от метаматериал, създаващо акустична холограма. Всеки блок съдържа една спирала с една от 12-те различни плътности, всяка от които забавя звуковите вълни с различна стойност, Steve Cummer/ Duke University
За да демонстрират техниката изследователите сглобяват холограма така че като преминава през нея звуков фронт, да се оформя буквата "А".
Компютър рендва звуковата вълна, която преминава през масив от акустичен метаматериал и се оформя в модел като буквата "А" на един фут след масива. Този модел не може да се види, а само да се чуе, Steve Cummer/ Duke University
"Това е като да се постави маска на говорителя," обясвнява Стив Къмър (Steve Cummer), водещ автор на изследването. "Това кара звука да изглежда като че ли идва от по-сложен източник, отколкото е всъщност". Това означава, че сложната форма на звуковия фронт може да направи звука по-реалистичен - сякаш не идва от точков източник, а от по-сложен обект.
"Всеки може да забележи разликата между звука от говорител и от струнен квартет, свирещ на живо пред него. Това отчасти се дължи на това, че звукът носи в себе си само ноти и сила, но и пространствена информация "- обяснява Янбо Сие (Yangbo Xie), съавтор на изследването.
Трансформацията на плоска звукова вълна, преминаваща през холограмата, в А-образен фронт Duke University
Разбира се, най-очевидното приложение на изобретението е да се направи така, че един единствен говорител да звучи като оркестър на живо. Но изобретателите търсят и други приложения.
"В момента сме във фазата на проучване като се опитваме да определим къде тази технология би могла да е полезна", заяви Сие. "Всеки сценарий, където целта е да се контролира звука, тази идея може да се развие".
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари