武侠小说中的“传音入密”即将成为现实?
近日,宾夕法尼亚州立大学公布了一项名为“声音飞地”(audible enclaves)的技术,它能像激光一样将声音精准“射”入你的耳朵,而周围的人却浑然不觉——无需耳机,没有漏音,甚至能绕过障碍物“拐弯”传递。
这项由华人科学家钟家欣(Jia-Xin Zhong)和景云(Yun Jing)领衔的研究,登上了顶级期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS),被外媒称为“声学领域的革命”。它究竟如何实现“定向传音”?又会怎样改变我们的生活?
想象一下,两道隐形激光在空中交汇,突然点亮了一盏只有你能看到的灯——这就是“声音飞地”的核心逻辑。
“声音飞地”技术利用超声波束和声学超表面,实现声音的精准定位。具体来说,研究人员用两束高频超声波(40,000 Hz和39,500 Hz)作为载体,它们频率过高,人耳无法捕捉。当两束波在目标位置相遇时,会通过频率差“解码”出一个500 Hz的可听声波(类似人声频率),
而在这个交汇点之外的区域,人们则听不到任何声音。
更神奇的是“声学超表面”技术:这种3D打印的声学透镜(类似光学透镜)能让超声波像流水一样绕开障碍物。实验中,即便假人模型前放了一本书,声音仍能精准送达耳部,误差不到10厘米。“就像给声波装了GPS,”研究人员比喻道。
这种技术的原理类似于武侠小说中的“传音入密”,能够将声音定向传递给特定的对象,而不会影响周围的人。它突破了传统扬声器声音传播的局限,使得声音可以在开放空间中实现局部化,为私人听觉体验提供了全新的解决方案。
目前,“声音飞地”技术已经在多种环境中进行了测试和应用,展现出了良好的效果和广阔的应用前景。在宾夕法尼亚州立大学的实验室中,研究人员通过模拟人类听觉体验的假人模型,验证了该技术的有效性。
在实际应用场景中,这项技术也展现出了强大的实用性。例如,在一些高端的会议场所,已经尝试使用“声音飞地”技术为参会者提供个性化的音频服务。参会者可以根据自己的需求,选择接收特定的会议内容或翻译语言,而不会受到周围环境的干扰。这种个性化的音频服务不仅提高了会议的效率,也提升了参会者的体验。
此外,一些汽车制造商也在探索将“声音飞地”技术应用于汽车内部的音频系统中。通过这项技术,汽车可以为每个乘客提供独立的音频区域,让乘客在旅途中享受更加舒适的娱乐体验。例如,在长途旅行中,前排乘客可以收听导航指令或播放音乐,而后排乘客则可以观看电影或进行视频通话,彼此互不干扰。
尽管“声音飞地”技术具有诸多优势和广阔的应用前景,但目前它仍面临一些挑战。首先,该技术的传输距离和音量受到一定的限制。目前,声音的传输距离大约为1米,音量约为60分贝,相当于正常说话的音量。研究人员表示,通过增加超声波的强度,可以提高传输距离和音量,但这可能会带来能耗增加的问题。
其次,音频质量和安全问题也是需要进一步解决的挑战。当前系统需要高强度的超声波来产生适中的音频水平,这主要是由于转换效率较低。虽然使用的超声波强度在安全指南范围内,但这一方面仍需进一步改进。此外,波束交互可能会引入一些失真,这可能会影响复杂音频内容的质量。不过,研究团队相信,未来的版本可以通过信号处理技术来补偿这些影响。
未来,随着技术的不断进步和完善,“声音飞地”有望在更多的领域得到应用和推广。除了上述提到的应用场景,它还可以在医疗、教育、娱乐等多个领域发挥重要作用。例如,在医疗领域,可以利用这项技术为患者提供个性化的音频治疗或心理辅导;在教育领域,可以为学生提供更加沉浸式的学习体验,提高学习效果。
“声音飞地”技术作为音频技术领域的一项重大突破,为我们带来了全新的听觉体验和无限的可能性。它不仅能够满足人们对个性化音频的需求,还能在保护隐私、提高效率等方面发挥重要作用。虽然目前这项技术仍处于发展阶段,但相信在不久的将来,随着技术的不断成熟和完善,它将走进我们的日常生活,为我们的生活带来更多便利和乐趣。
有专家预测,未来“声音飞地”可能结合AR眼镜,实现全息声场导航——比如在博物馆,走到展品前自动播放讲解;或用于沉浸式游戏,让玩家听到“脑后传来怪物脚步声”。
宾大团队坦言,商业化还需5-10年,但已有多家科技巨头抛出橄榄枝。正如网友调侃:“以后吵架得先检查对方有没有开‘私密频道’!”