宾夕法尼亚州立大学发明“声音飞地” 可实现无需耳机的私密聆听

盖世汽车讯 也许有一天，即使不戴耳机，人们也可以收听自己喜欢的播客或歌曲，而不会打扰周围的人。据外媒报道，在音频工程领域取得的一项新进展中，宾夕法尼亚州立大学工程学院（Penn State College of Engineering）声学教授Yun Jing领导的研究小组通过创建局部声音区域（称为可听区），精确缩小了声音的感知范围。

图片来源：宾夕法尼亚州立大学

在可听区中，听众可以听到声音，而站在附近的其他人则听不到，即使人们处于封闭的空间（如车辆内）或直接站在音频源前方。

在一项发表于期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》的研究中，研究人员解释了发射两束非线性超声波如何形成可听见的包围区，即只有在两束超声波的精确交点处才能感知到声音。

“我们使用两个超声波换能器与声学超表面配对，它们发射在某一点相交的自弯曲光束，”通讯作者Jing说道。“站在那个点的人可以听到声音，而站在附近的人则听不到。这为人们之间的私密聆听创造了一道隐私屏障。”

研究人员解释说，通过将超表面（包含毫米或亚毫米级微结构的声学透镜，可以弯曲声音的方向）放置在两个换能器前面，超声波会以两个略有不同的频率沿着新月形轨迹传播，直到相交。

超表面是由劳伦斯利弗莫尔实验室（Lawrence Livermore Laboratory）的研究员、论文合著者Xiaoxing Xia 3D打印的。

研究人员解释说，两束超声波束单独时都无法听到，只有当两束超声波束相交时，才会产生局部非线性相互作用，从而产生可听见的声音。超声波束可以绕过人头等障碍物，到达指定的交点。

“为了测试该系统，我们使用了一个模拟头部和躯干的假人，假人耳朵里装有麦克风，以模拟人类在超声波束轨迹上听到的声音，并使用第三个麦克风扫描交点区域，”第一作者、宾夕法尼亚州立大学声学博士后学者Jia-Xin “Jay”Zhong说道。“我们确认，除了交叉点之外，声音是听不见的，这形成了我们所说的飞地。”

研究人员在一个有正常混响的公共房间内测试了该系统，这意味着该系统可以在各种环境中工作，例如教室、车辆甚至户外。

“我们本质上创造了一个虚拟耳机，”Zhong表示。“可听飞地内的人可以听到只属于他们的东西——启用声音和安静区域。”

目前，研究人员可以远程传输距离目标约一米的声音，音量约为60分贝，相当于说话的音量。不过，研究人员表示，如果增加超声波强度，距离和音量可能会增加。