Створено пристрій на базі нового метаматеріалу, здатного виокремити один звук із нагромадження шумів та інших звуків

Дослідники в Університеті Дюка (Duke University) розробили нову систему звукового локатора, свого роду акустичного фільтра, здатну виокремити звук голосу однієї людини, яка знаходиться в переповненому та гамірному приміщенні. Основою нової системи є кругла структура, що нагадує порізаний на декілька частин торт, кожна комірка якої створена із складного матеріалу, метаматеріалу, який має поверхню усіяну отворами різного діаметра та глибини.

Звукові хвилі, переміщуючись вздовж поверхні метаматеріалу, створюють додатковий звук, використовуючи такий же принцип, як витяг звуку за допомогою подуву в горлечко порожньої пляшки. А вбудовані акустичні датчики та електроніка спроможні за параметрами вторинного звуку визначити напрям, з якого прибув початковий звук.

Зараз голосове управління, яке реалізовано в деяких смартфонах, камерах та іншій електроніці, використовує декілька мікрофонів і складні алгоритми, що дозволяють виокремити один голос із нагромадження звуків і шумів навколишнього середовища.

Однак, новий «метаматеріальний» пристрій використовує один єдиний мікрофон і програмні алгоритми для виокремлення звуку голосу однієї людини.

«В цьому випадку метаматеріал використовується для здійснення безпосередньої модуляції вторинного звука. Це дозволяє уникнути необхідності багаторазового перетворення звука на електричні сигнали» – розповідає професор Кен Стівен (Ken Steven), – «Кожна комірка із метаматеріалу змінює амплітуду і фазу звуку суворо певної частоти, тому набір комірок, зібраний в межах одного сегмента, кодує по-своєму звукові хвилі, які приходять з різних сторін. А після цього все це можна розділити на частини за допомогою математичних алгоритмів».

Самою великою перешкодою до спроб впровадження такої технології акустичної локації є досить великі габарити дослідного зразка пристрою.

Але вчені продовжують працювати, і їх зусилля зосереджені на зменшенні розмірів та маси активної частини пристрою. І, цілком ймовірно, що їм удасться розробити нову структуру метаматеріалу, який дозволить мініатюризувати пристрій до такої міри, що його можна буде вбудовувати в смартфони та іншу портативну електроніку, і у них з’явиться можливість розпізнавання голосових команд на великій відстані й навіть в самих складних умовах.

Крім систем голосового управління електронікою, подібний акустичний фільтр може знайти застосування в інших областях. Його можна буде використовувати в медичній техніці для виокремлення шумів, створюваних певними органами організму людини, такий фільтр дозволить збільшення роздільної здатності систем ультразвукового сканування, покращення якості роботи слухових апаратів та багатьох інших пристроїв, що обробляють прибулі із-зовні звукові сигнали.