Muzyka tylko dla wybranych. Bez słuchawek, bez hałasu

Dźwięk kierunkowy w tłumie

Wyobraź sobie, że słuchasz podcastu w zatłoczonym autobusie, a nikt obok nie słyszy ani słowa. Bez słuchawek, bez wkładek, bez głośników. Dźwięk kierunkowy to technologia, nad którą pracują naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii — i są blisko celu.

W swoich badaniach opisali koncepcję tzw. słyszalnych enklaw – dźwiękowych „kieszeni” tworzonych w przestrzeni. To niewielkie strefy, w których dźwięk jest wyraźnie słyszalny – ale tylko tam. Krok dalej i… zapada kompletna cisza. To rozwiązanie może zrewolucjonizować sposób, w jaki korzystamy z dźwięku – pozwalając kierować go dokładnie tam, gdzie jest potrzebny, bez zakłócania otoczenia.

Potencjalne zastosowania technologii dźwięku kierunkowego są szerokie: prywatne rozmowy w miejscach publicznych, zwiedzanie muzeum bez słuchawek, nauka w hałaśliwej bibliotece czy spokojne słuchanie muzyki w mieszkaniu w bloku. Ale jak to w ogóle możliwe?

Polecamy: Tak mózg interpretuje dźwięki. Muzyka kontra mowa

Fale, które mówią

Aby zrozumieć sam dźwięk kierunkowy, warto przypomnieć sobie, czym właściwie jest dźwięk – i dlaczego tak trudno go kontrolować.

Dźwięk to nic innego jak drgania rozchodzące się w powietrzu w postaci fal. Gdy coś wibruje – np. struna gitary lub membrana głośnika – wprawia w ruch cząsteczki powietrza. Te tworzą fale, które odbierają nasze uszy, a mózg przetwarza je na dźwięki. To, czy słyszymy niski ton bębna, czy wysoki gwizd, zależy od częstotliwości tych fal. Niższe tony mają dłuższe fale i częściej ulegają zjawisku dyfrakcji – czyli rozpraszaniu na przeszkodach. To właśnie dlatego dźwięk tak łatwo przenika przez ściany i zakamarki.

Choć istnieją już technologie, które próbują kontrolować kierunkowość dźwięku – np. głośniki parametryczne – to wciąż rozwiązania niedoskonałe. Fale dźwiękowe, nawet te skupione w wąskiej wiązce, wciąż są słyszalne na całej długości swojego toru.

Zespół z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii obrał inną drogę. Zamiast przeciwdziałać rozpraszaniu fal, skupili się na precyzyjnym generowaniu dźwięku — dokładnie tam, gdzie jest odbiorca. Tak działa dźwięk kierunkowy.

Dźwięk kierunkowy wykorzystuje ultradźwięki

„Znaleźliśmy nowy sposób na wysyłanie dźwięku do konkretnego słuchacza: za pomocą samo-zginających się wiązek ultradźwiękowych i koncepcji zwanej nieliniową akustyką” – napisali badacze w artykule opublikowanym na portalu The Conversation.

Technologia dźwięku kierunkowego wykorzystuje ultradźwięki. Są to fale o częstotliwości powyżej 20 kHz, które znajdują się poza zakresem ludzkiego słuchu. Ultradźwięki od lat stosowane są np. w medycynie (USG) czy przemyśle, ale tutaj pełnią zupełnie inną rolę. One stają się nośnikiem dźwięku słyszalnego.

Jak to działa? Choć ultradźwięki są niesłyszalne, mogą zostać tak ukształtowane, by w miejscu przecięcia dwóch fal – np. o częstotliwościach 40 kHz i 39,5 kHz – powstała nowa fala o częstotliwości 500 Hz, już w pełni słyszalna dla człowieka.

Kluczową rolę odgrywają tu tzw. metapowierzchnie akustyczne. To specjalnie zaprojektowane materiały, które umożliwiają zakrzywianie ultradźwiękowych wiązek, podobnie jak soczewki zakrzywiają światło. Dzięki nim możliwe jest „omijanie” przeszkód i precyzyjne skierowanie fal do konkretnego punktu – nawet jeśli nie znajduje się on na linii prostej względem źródła dźwięku. Efekt? Dźwięk powstaje wyłącznie tam, gdzie spotykają się wiązki. Wszędzie indziej panuje cisza.

Dźwięk kierunkowy to będzie rewolucja

To prawdziwa rewolucja. Dźwięk kierunkowy pozwala tworzyć muzea, w których każdy zwiedzający słyszy dedykowany dla niego komentarz bez słuchawek. Natomiast w bibliotekach studenci mogą odsłuchiwać wykłady, nie przeszkadzając innym. Podczas jazdy samochodem pasażer słucha muzyki, a kierowca tylko nawigacji. W biurach rozmowy trafiają wyłącznie do wybranych osób, a w przestrzeni publicznej powstają „strefy ciszy”. Nawet w blokach kończy się problem z głośnymi sąsiadami.

Jeszcze nie teraz, ale wkrótce

Brzmi obiecująco, jednak technologia dźwięku kierunkowego nie jest jeszcze gotowa do masowego wdrożenia. Wciąż pozostają wyzwania techniczne. Jakość dźwięku generowanego metodą nieliniową bywa trudna do przewidzenia i kontrolowania. Kolejną przeszkodą jest energochłonność – generowanie silnych wiązek ultradźwiękowych wymaga dużych nakładów mocy.

Mimo to potencjał tej technologii jest ogromny. Tworzenie słyszalnych enklaw to nie tylko naukowa ciekawostka – to zapowiedź przyszłości, w której dźwięk będzie tak samo precyzyjny i intymny jak światło w latarce.

Polecamy: Muzyka oddziałuje na cały organizm. Mózg zalewa dopamina

Uważasz, że poruszamy ciekawe tematy?

Sprawdź, czego możesz spodziewać się w trakcie spotkania z nami na żywo. Już 5 kwietnia w Bielsku-Białej kolejna edycja konferencji Holistic Talk.

Organizowane przez redakcję Holistic News wydarzenie to możliwość wysłuchania wystąpień ze sceny. Mówcami edycji 2025 roku będą m.in.: dr Monika Wasilewska (psycholog), dr Tomasz Witkowski (psycholog), Marcin Możdżonek (sportowiec i myśliwy), Jacek Piekara (pisarz) i wielu innych. Pełny program znajdziesz TUTAJ.

Zostały już ostatnie miejsca na naszą konferencję. A bilety są w wyjątkowej cenie 209 zł. Z kodem: HNHT2 czytelnicy Holistic News otrzymują dodatkowo 33% zniżki od aktualnej ceny.

Do zobaczenia w Cavatina Hall w Bielsku-Białej!
Redakcja Holistic News