Звуковая шапка-невидимка: оригинальный способ заставить предмет «исчезнуть»

Ученые разработали метод маскировки воздействия объектов на акустические поля, чтобы звуковые волны не ударялись и не отражались от них. Фактически, эти объекты можно сделать невидимыми с точки зрения акустики.
Звуковая шапка-невидимка: оригинальный способ заставить предмет «исчезнуть»
ТАСС

Физики «обманули» звуковые волны, создав иллюзию того, что они проходят сквозь объект — летучие мыши этого не оценят!

Звуковые волны не всегда попадают в наши уши напрямую — они также могут отражаться от других объектов и элементов пространства, в котором мы находимся. Именно поэтому прослушивание живой оркестровой музыки в огромном соборе и в маленьком музыкальном клубе – это совсем разные вещи.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Метод работает с использованием внешнего кольца микрофонов (применяемых в качестве звуковых датчиков) и внутреннего кольца динамиков (выступающих в качестве источников звука). Анализируя звуковые волны, улавливаемые микрофонами, компьютер предписывает динамикам мгновенно отрегулировать акустическое поле, чтобы оно вело себя так, как будто скрываемого объекта там не было вовсе.

Robertsson et al., Science Advances, 2021
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Вверху: диаграмма, показывающая, как маскировка эффективно скрывает отражения звуковых волн, в то время как голография создает акустические иллюзии, которых в действительности не существует.

«Данная технология открывает ранее недоступные направления исследований и облегчает практическое применение многих родственных ей систем», — поясняют исследователи в своей статье.

Идея акустического сокрытия объектов сама по себе не нова — она ​уже была опробована с так называемыми метаматериалами, предназначенными для поглощения всех звуковых волн, когда они достигают поверхности. Однако это пассивный, довольно негибкий подход, который работает только в ограниченном диапазоне частот.

Благодаря методу, который работает в режиме реального времени, процесс «исчезновения» объектов становится более универсальным. Он может даже работать наоборот: звук будет создавать впечатление, будто несуществующий объект находится в помещении (по сути, это аудио-голограмма).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Пока что исследователям удалось заставить свою систему работать с 2D-объектами размером до 12 сантиметров. По мере дальнейшего изучения команда ожидает, что сможет расширить методы до работы и с 3D-объектами, которые могут быть намного больше по размеру. Более того, система уже доказала свою способность функционировать широком диапазоне частот.

«Наше оборудование позволяет нам управлять акустическим полем в частотном диапазоне более трех с половиной октав», — говорит геофизик Йохан Робертссон из ETH Zurich в Швейцарии.

Эта технология потенциально может найти хорошее применение в любой области, где регистрируются и анализируются звуковые волны, что охватывает целый ряд научных приложений, таких как, к примеру, исследование подземных сооружений.