Свет движется по прямой линии, тогда как звук распространяется во всех направлениях. Для того чтобы акустические волны могли вести себя как луч, инженеры из университета POSTECH (Южная Корея) использовали параметрическую решетку. Этот принцип основан на модуляции ультразвука слышимым сигналом: нелинейное поведение звука в воздухе позволяет сфокусировать аудиопоток и направить его конкретному слушателю. Основное отличие новой технологии MiPAL заключается в сочетании двух типов метаматериалов в одном устройстве.
На передней части находится акустическая метаповерхность, которая выполняет роль линзы и создает узкий ультразвуковой луч. Сзади расположены упругие метаэлементы, которые гасят нежелательные вибрации и предотвращают боковую утечку звука. Обычные параметрические динамики требуют сотни дорогостоящих излучателей, а простые одноэлементные конструкции ранее страдали от нежелательных колебаний, которые размывали направленность.
Ученые подчеркивают, что совместное проектирование метаматериалов и ультразвукового устройства как единого целого позволило преодолеть ограничения по стоимости, сложности и гибкости системы. Динамик обеспечивает звуковое покрытие в диапазоне от 500 герц до 10 килогерц, охватывая более 4 октав в слышимом спектре. В испытаниях, имитирующих расстановку мест в самолете, использовались реальные радиопередачи и музыка. Внедрение упругих метаэлементов значительно улучшило направленный контроль, подтвердив возможность передачи изолированного звука конкретному пассажиру, не мешая соседним местам.
Благодаря модульной конструкции, напечатанной на 3D-принтере, устройство можно легко адаптировать к различным сферам применения. Инженеры могут быстро изменять угол луча, учитывать расстояние между сиденьями или особенности помещения. Это открывает новые возможности для персонализированных аудиоустройств и делает их доступными для всех.
