Công nghệ đột phá có thể "khai tử" tai nghe: Bẻ cong âm thanh thẳng vào tai người nghe

Hãy tưởng tượng bạn có thể nghe nhạc hay podcast bằng loa ngoài mà không làm phiền người xung quanh - ngay cả khi không đeo tai nghe. Đó chính là công nghệ mà nhóm nghiên cứu Đại học Penn State đang phát triển. Dưới sự dẫn dắt của giáo sư âm học Yun Jing, họ đã tạo ra một công nghệ hoàn toàn mới gọi là "vùng âm thanh vô hình" (audible enclaves) - nơi âm thanh chỉ phát ra tại một điểm chính xác.

Bí quyết nằm ở việc kết hợp sóng siêu âm (vốn không nghe được bằng tai người) với "bề mặt siêu âm" (acoustic metasurfaces) - những thấu kính siêu nhỏ có khả năng uốn cong âm thanh theo hướng định trước. Khi hai chùm siêu âm di chuyển theo đường cong và giao nhau tại một điểm, âm thanh chỉ trở nên rõ ràng tại vị trí đó. Giáo sư Jing giải thích: "Người đứng đúng điểm giao sẽ nghe được âm thanh, trong khi những người xung quanh hoàn toàn không nghe thấy gì. Điều này tạo ra rào chắn âm thanh riêng tư giữa mọi người".

Hệ thống bao gồm hai loa siêu âm và thấu kính metasurface được in 3B từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (Hoa Kỳ). Mỗi chùm sóng có tần số hơi khác nhau, và khi chúng gặp nhau, phản ứng cục bộ khiến âm thanh trở nên nghe được. Đáng chú ý, từng chùm sóng riêng lẻ không đủ lớn - âm thanh chỉ hình thành tại điểm giao.

Tiến sĩ Jia-Xing "Jay" Zhong, một thành viên nhóm nghiên cứu, mô tả thí nghiệm: "Chúng tôi dùng mô hình đầu và thân người giả có gắn microphone trong tai để mô phỏng khả năng nghe của con người dọc theo đường đi của chùm siêu âm, cùng một microphone thứ ba quét khu vực giao nhau. Kết quả xác nhận âm thanh chỉ xuất hiện tại điểm giao - tạo ra 'vùng âm thanh độc quyền'."

Ưu điểm lớn nhất của công nghệ này là hoạt động ở dải tần rộng (125 Hz đến 4 kHz), bao phủ hầu hết ngưỡng âm thanh mà con người nghe được. Hệ thống vẫn hiệu quả trong không gian nhiều tiếng vọng, và có kích thước chỉ khoảng 16cm - tương đương một chiếc hộp bút.

"Về cơ bản, chúng tôi đã tạo ra tai nghe ảo," Zhong nói. Ứng dụng thực tế có thể là xe hơi, lớp học hay văn phòng mở - nơi một người nghe rõ nội dung trong khi những người xung quanh hoàn toàn không hay biết.

Hiện tại, âm thanh có thể truyền đi khoảng 1 mét với cường độ ~60 decibel (tương đương nói chuyện bình thường). Nhóm nghiên cứu tin rằng có thể nâng giới hạn này bằng sóng siêu âm mạnh hơn.

Dù nghe có vẻ viễn tưởng, công nghệ này giải quyết vấn đề cơ bản: kiểm soát hướng âm thanh chính xác. Với những người đam mê công nghệ và thiết kế âm thanh, đây có thể mở ra kỷ nguyên mới cho trải nghiệm nghe cá nhân hóa.