Stråleformet lyd gir kun lyd for ørene dine

Verden er støyende. Gå gjennom et travelt offentlig rom, og du vil bli oversvømmet med lyder, mange av dem har du ikke annet valg enn å lytte til. Tenk på trafikklyder, andres skravling, høyttalermeldinger som ber noen som ikke er deg om å flytte en bil som ikke er din. Hvordan, i det kakofoniske miljøet, er det mulig å sende et målrettet budskap til en bestemt person uten å legge til lyden, og uten at de trenger å bære en enhet for å høre hva du er ordtak?

Holoplot, et selskap basert i Berlin, har jobbet med nettopp et slikt problem i årevis - og med noen imponerende resultater. Holoplots teknologi bruker 3D-stråleformingsteknologi og smarte algoritmer for å skape transformative lydopplevelser. Spesifikt er teknologien i stand til å generere flere lydfelt samtidig, hver med sitt eget innhold, utjevning, nivå, form og posisjon. Det betyr å kunne skape flere lydopplevelser i ett rom.

Tenk deg for eksempel å kunne sende ut en smal lydstråle som bare kan høres av én bestemt person som står i ett bestemt område. I demoer sender Holoplot to sett med lyd til to forskjellige personer, stående skulder ved skulder. Selv om du av og til kan høre en liten mengde spillover, som de dempet støy som kommer fra

hodetelefoner for en person ved siden av deg, for det meste er disse lydene begrenset til den tiltenkte lytteren.

"Vi kan lage forskjellige soner slik at når du går gjennom - for eksempel - en fornøyelsesparkinstallasjon, kan ha et hjørne hvor du kan høre dyr som løver, sier Roman Sick, administrerende direktør i Holoplot, til Digital Trender. "Så går du noen meter og plutselig er du i et helt annet rom, [og nå kan du høre] vann. Eller du kan ha en veldig personlig, målrettet stemme som forklarer deg noe du ser på [i en museumssetting]."

Gå inn i stråleforming

Beamforming-teknologi har eksistert i årevis, brukt i applikasjoner som antenner og undervanns-ekkolodd. I nyere tid har det blitt bakt inn i teknologien mange av oss bruker på daglig basis, ofte på måter vi kanskje ikke engang tror involverer et så høyteknologisk konsept. For eksempel, bærbare datamaskiner er ofte utstyrt med en rekke mikrofoner som bruker en eller annen form for stråleforming for bedre å avvise bakgrunnsstøy når de fanger opp et stemmesignal. Den har også i økende grad blitt brukt i høyttalerarrayer, inkludert Apples HomePod-smarthøyttaler (den første generasjon av disse er nå dessverre død), som brukte den til å gi en bedre kvalitet på musikkavspillingsopplevelsen for lytteren.

"I et nøtteskall er stråleforming avhengig av prinsippet om konstruktiv og destruktiv bølgeinterferens," Filippo Fazi, fortalte en professor ved Signal Processing, Audio and Hearing Group ved Institute of Sound and Vibration Research ved University of Southampton i Storbritannia til Digital Trends. "Et øyeblikkelig øyeblikksbilde av lydfeltet generert av en høyttaler kan fysisk tolkes som [et] romtrykk mønster, med vekslende soner hvor lufttrykket enten er litt over eller litt under atmosfærisk press."

Lyd kan beskrives som en rask variasjon av trykk i rom og tid. Hvis man tar to høyttalere og kjører dem med nøye utformede signaler, er det mulig å sikre at begge genererer en økning i akustisk trykk på et spesifikt punkt i rommet. Denne summen av lydsignaler kalles "konstruktiv interferens" og kan brukes til å maksimere lydtrykknivået på et ønsket punkt i rommet.

Holoplots teknologi tar stråleformingsteknologi og demonstrerer det i en imponerende skala. For et par år tilbake ble det utført en utprøving av teknologien på Frankfurt sentralstasjon, den travleste togstasjonen i Tyskland. Besøkende som nådde bunnen av en rulletrapp hørte plutselig klare instruksjoner som fortalte dem hvor de skulle gå videre. Folk bare et par meter bak dem hørte ingen slik melding - selv om tilhøreren ikke var noe klokere på dette faktum.

"Interessant nok vet ikke personen som mottar lyden alltid at ikke alle andre har den samme opplevelsen," fortsatte Sick. "Fordi det er så [klart] tror de at alle menneskene ved siden av [dem] har fått det samme. Men egentlig er det bare dem eller en liten gruppe mennesker som har mottatt lydsignalet. Andre kan ha mottatt noe annet eller ingenting i det hele tatt.»

Nylig debuterte Holoplot sin nye X1-produktlinje, og skapte høyttalere rettet mot scenarier med høy ytelse, alt fra konserter til fornøyelsesparker. «Du kan nå målrette mot undergrupper av publikum med spesifikt innhold … der du [kanskje] har ett språk i en del og et annet språk i en annen del, alle kommer fra samme kilde på samme tid,” han sa.

Forvandler lyd for godt

Beamforming har potensial til å transformere lyd for godt. Der lyd tidligere var rotete og rant ut i omkringliggende områder, kan akustikken nå fokuseres som en laser. "Fungerer stråleforming med høyttalerarrayer?" sa Filippo Fazi. "Ja, det gjør det, og det er ganske imponerende."

Så blendende som Holoplots arbeid er, er det imidlertid ikke den eneste gruppen som gjør fascinerende arbeid i dette rommet. I Fazis laboratorium, for eksempel, gjør teamet noe fantastisk arbeid ved å bruke stråleforming for å lage individuelle lyttesoner i en enkelt bil. "Dette lar for eksempel sjåføren tydelig lytte til navigasjonsinstruksjonene mens passasjerene kan nyte favorittmusikken sin uten å høre navigasjonssystemets stemme," sa han. "Vi kan oppnå dette selv uten høyttalere montert på nakkestøtten til bilsetet."

Kort fortalt betyr stråleforming at det for første gang er mulig å plassere individer i sine egne lydbobler – uten at de trenger å bruke hodetelefoner for å nyte opplevelsen. "Det er en ny æra av hva du kan gjøre [lyd]," sa Roman Sick. «[Tilbake på 1980-tallet] var Walkman en ny æra fordi du plutselig kunne lage disse personlige boblene [av lyd] som alle kunne gå rundt med. Vi tror at med teknologien vår er det et lignende kvantesprang. Du kan skape helt nye opplevelser, noen som vi sannsynligvis ikke engang vet om ennå.»

Redaktørenes anbefalinger

• Kan en superdatamaskin redde oss fra koronaviruset? Vi snakket med mannen som vet
• Glem fingeravtrykk. Disse hodetelefonene kan skanne øregangen for identifikasjon
• Tror du at barnet ditt kan ha en ørebetennelse? Denne appen kan bekrefte det
• Hvem trenger en robodog når du kan bygge en hunde-centaur-robot?
• Hvem trenger blekkpatroner? Harvards akustiske skriver kan spytte ut honning eller celler