Свет распространяется по прямой, тогда как звук расходится во все стороны. Чтобы заставить акустические волны вести себя подобно лучу, инженеры из университета POSTECH (Южная Корея) применили параметрическую решетку. Принцип основан на модуляции ультразвука слышимым сигналом: нелинейное поведение звука в воздухе позволяет сфокусировать аудиопоток и направить его конкретному слушателю. Ключевое отличие новой технологии MiPAL — совмещение двух типов метаматериалов в одном устройстве.
Спереди расположена акустическая метаповерхность, выполняющая роль линзы и формирующая узкий ультразвуковой луч. Сзади установлены упругие метаэлементы, гасящие паразитные вибрации и предотвращающие боковую утечку звука. Обычные параметрические динамики требуют сотен дорогих излучателей, а простые одноэлементные конструкции раньше страдали из-за нежелательных колебаний, размывающих направленность.
Ученые отмечают, что совместное проектирование метаматериалов и ультразвукового устройства как единой системы позволило преодолеть ограничения по стоимости, сложности и гибкости системы. Динамик направляет звук в диапазоне от 500 герц до 10 килогерц, охватывая более 4 октав в слышимом спектре. В испытаниях, имитирующих рассадку в самолете, использовались реальные радиопередачи и музыка. Добавление упругих метаэлементов заметно улучшило направленный контроль, доказав способность доставлять изолированный звук отдельному пассажиру, не мешая соседним креслам.
Благодаря модульной конструкции, напечатанной на 3D-принтере, устройство можно гибко адаптировать под различные сферы применения. Инженеры могут быстро менять угол луча, учитывать расстояние между сиденьями или особенности помещения. Это открывает дорогу к персонализированным аудиоустройствам и делает их доступными для всех.
