انقلاب در فناوری صوتی؛ ارسال اختصاصی صدا به یک فرد بدون نیاز به هدفون با اسپیکر جدید MiPAL

استفاده از هدفون‌ ها تا زمانی بسیار لذت‌بخش است که مجبور نباشید تمام طول یک روز کاری آن‌ها را روی گوش خود نگه دارید. هدفون‌ های روگوشی (Over-ear) پس از چند ساعت استفاده مداوم باعث داغ شدن و تعریق گوش می‌شوند، ایرپادها و هدفون‌ های داخل گوش (Earbuds) می‌توانند پس از مدتی گوش را بیازارند و تغییر وضعیت به اسپیکرهای معمولی نیز معمولاً به این معنی است که اطرافیان شما نیز مجبورند هر آنچه را که گوش می‌دهید، بشنوند.

به گزارش بخش اخبار فناوری زوم تک به نقل از دیجیتال ترندز، دقیقاً در همین نقطه است که فناوری اسپیکر نسل جدید توسعه‌یافته توسط پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری پوهانگ (POSTECH) توجه کارشناسان را به خود جلب می‌کند. این دستگاه که MiPAL نام دارد، با استفاده از امواج اولتراسونیک (فراصوت) صدا را در جهتی کاملاً باریک و متمرکز ارسال می‌کند؛ به طوری که یک فرد می‌تواند به موسیقی، پادکست یا مکالمات صوتی گوش دهد، بدون اینکه کمترین مزاحمتی برای اطرافیان خود ایجاد نماید. برخلاف هدفون‌ها، در این روش کاربر به هیچ سخت‌افزار یا گجتی روی بدن خود نیاز ندارد.

فناوری اسپیکر جهتی MiPAL چگونه کار می‌کند؟

یک بلندگوی معمولی امواج صوتی را در تمام جهات پراکنده می‌کند. در مقابل، سیستم MiPAL به عنوان یک بلندگوی آرایه پارامتریک (PAL) عمل می‌کند که از اولتراسوند برای ارسال امواج صوتی در قالب پرتویی بسیار باریک و هدفمند بهره می‌برد. در قلب این سامانه، یک مبدل پیزوالکتریک (Piezoelectric Transducer) منفرد تعبیه شده است که وظیفه تولید امواج فراصوت را بر عهده دارد. با حرکت این امواج در هوا، آن‌ها طی فرآیندی فیزیکی موسوم به آکوستیک غیرخطی (Nonlinear Acoustics) با محیط تعامل کرده و فرکانس‌های صوتی قابل شنیدن توسط گوش انسان را بازتولید می‌کنند.

پژوهشگران برای حفظ تمرکز و جهت‌گیری دقیق پرتوهای صوتی، از دو نوع متامتریال (فراماده) استفاده کرده‌اند. یک متاسطح آکوستیک در بخش جلویی مانند یک لنز اپتیکال عمل کرده و امواج خروجی را در یک خط مستقیم و باریک هدایت می‌کند. در بخش پشتی نیز فراواحدهای الاستیک (Elastic meta-units) تعبیه شده‌اند تا ارتعاشات ناخواسته را مهار کنند؛ ارتعاشاتی که در حالت عادی باعث نشت صدا به طرفین می‌شوند.

در حالی که اسپیکرهای هدایتی و جهتی سنتی برای متمرکز کردن امواج به ده‌ها یا حتی صدها فرستنده اولتراسونیک نیاز دارند، سیستم MiPAL این نتیجه را تنها با یک مبدل صوتی تکی محقق کرده که باعث ساده‌سازی چشمگیر ساختار سخت‌افزاری می‌شود.

کاربردهای شگفت‌انگیز صدای متمرکز و شخصی‌ سازی‌ شده در دنیای واقعی

محققان عملکرد فناوری MiPAL را با محتوای گفتاری و موسیقی در بازه فرکانسی ۵۰۰ هرتز تا ۱۰ کیلوهرتز مورد آزمایش قرار دادند. آن‌ها همچنین با بازسازی چیدمان صندلی‌های هواپیما نشان دادند که یک مسافر می‌تواند بدون نیاز به هدفون به موسیقی یا پیام‌های صوتی گوش دهد، بدون آنکه مسافر صندلی کناری صدای چندانی را بشنود.

هواپیماها و قطارها از بارزترین موارد کاربرد این فناوری هستند، اما استفاده از آن روی میز کار در ادارات نیز فوق‌العاده کاربردی خواهد بود. یک اسپیکر جهتی شخصی می‌تواند صدا را دقیقاً به سمت یک کارمند ارسال کند بدون آنکه تمرکز سایر همکاران حاضر در اتاق را بر هم بزند. علاوه بر این، موزه‌ها و گالری‌ها می‌توانند با این تکنولوژی برای هر اثر نمایشی، توضیحات صوتی اختصاصی را فقط به بازدیدکننده‌ای که روبه‌روی آن ایستاده ارائه دهند.

تفاوت MiPAL با نسل‌ های پیشین صدای جهتی و چالش‌ های تجاری‌ سازی

ایده صدای جهتی (Directional Audio) به طور کامل جدید نیست. پیش از این شاهد محصولاتی مانند Noveto N1 بوده‌ایم که با تکیه بر اولتراسوند و سیستم‌های ردیابی سر، حباب‌های صوتی در اطراف گوش فرد ایجاد می‌کردند. با این حال، MiPAL با بهره‌گیری از یک مبدل تکی و طراحی سخت‌افزاری بسیار جمع‌وجورتر، رویکردی نوین و کم‌هزینه‌تر را دنبال می‌کند.

با تمام این مزایا، هنوز یک مانع فنی وجود دارد. به گفته پژوهشگران، نمونه اولیه فعلی هنوز قادر نیست به حجم صدای یک بلندگوی متعارف برسد و در حال حاضر به عنوان جایگزین کامل هدفون‌های رومیزی آماده نیست. با این وجود، در صورت ارتقای توان خروجی و ورود این تکنولوژی به خط تولید تجاری، این فناوری می‌تواند شیوه شنیدن اصوات در فضاهای عمومی و کاری را برای همیشه دگرگون کند.