طور فريق من الباحثين بجامعة ولاية بنسلفانيا الأمريكية تقنية صوتية مبتكرة تتيح الاستماع إلى الموسيقى دون الحاجة إلى سماعات رأس. مع حصر الصوت داخل منطقة محددة بدقة عالية. بما يمنع تسربه إلى المحيطين.
ونُشرت تفاصيل الابتكار الجديد في دراسة علمية بمجلة IEEE Transactions on Ultrasonics. حيث يعتمد النظام على توجيه الصوت إلى نقطة معينة بحيث يبقى واضحًا وعالي الجودة داخلها. بينما يتلاشى بشكل كبير خارجها.
كيف تعمل التقنية الجديدة؟
تعتمد التقنية على سطح صوتي فائق مصنوع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. يعمل على التحكم في مسار الموجات الصوتية وتوجيهها نحو منطقة محددة للغاية.
في حين يؤدي ذلك إلى إنشاء ما يشبه “فقاعة صوتية” صغيرة. يمكن للشخص الموجود داخلها الاستماع إلى الموسيقى أو المحتوى الصوتي بوضوح.
بينما لا يكاد يسمعه الأشخاص الموجودون خارج نطاقها.
حل لمشكلات أنظمة الصوت الاتجاهية
وتواجه أنظمة الصوت الاتجاهية التقليدية عدة تحديات. أبرزها انعكاس الصوت عن الجدران والأسطح المختلفة؛ ما يؤدي إلى انتشاره داخل المكان وإزعاج الآخرين.
كما تعاني هذه الأنظمة من ضعف في إعادة إنتاج الترددات المنخفضة. وهو ما يؤثر في جودة الموسيقى التي تعتمد على النغمات العميقة والجهورية.
الأسطح الفوقية.. سر الابتكار
فيما يرى الباحثون أن الأسطح الفوقية الصوتية تمثل حلًا فعالًا لهذه المشكلات. إذ تتكون من هياكل دقيقة مصممة للتحكم في الموجات الصوتية بدقة كبيرة.
كذلك تعمل هذه الأسطح بطريقة مشابهة للعدسات البصرية. حيث تعيد تشكيل الموجات الصوتية وتركيزها في نقطة محددة؛ ما يوفر منطقة استماع ضيقة ونقية للغاية.
منطقة استماع بحجم قطعة علكة
وبحسب نتائج الاختبارات نجحت التقنية في تركيز الصوت داخل مساحة صغيرة للغاية لا يتجاوز قطرها أكثر من بوصة واحدة بقليل. وارتفاعها أقل من ربع بوصة.
وأظهرت القياسات أن مستوى الصوت ينخفض بنحو 50 ديسيبل على بعد خمسة سنتيمترات فقط من منطقة التركيز. ما يعني أن الأشخاص القريبين جدًا قد لا يتمكنون من سماع المحتوى نفسه.
استخدامات متعددة في المستقبل
وتتميز التقنية بقدرتها على إعادة إنتاج ترددات منخفضة تصل إلى 38 هرتز. وهي ضمن الحدود الدنيا التي تستطيع الأذن البشرية سماعها.
ويتوقع الباحثون استخدام هذا الابتكار في العديد من التطبيقات التي تتطلب خصوصية عالية. مثل: أجهزة الصراف الآلي، وماكينات بيع التذاكر، وشاشات العرض التفاعلية داخل المتاجر، إلى جانب وسائل النقل العام والأماكن المزدحمة.
سهولة التصنيع والإنتاج
وأشار الفريق البحثي إلى أن التقنية تتميز بسهولة تصنيعها وانخفاض تكلفتها المحتملة. حيث يمكن إنتاجها بكميات كبيرة باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد أو عبر القوالب البلاستيكية التقليدية.
وذلك قد يسرع من انتشارها في التطبيقات التجارية خلال السنوات المقبلة.