Công nghệ bẻ cong âm thanh: Tương lai của trải nghiệm nghe nhạc cá nhân không cần tai nghe

Các nhà khoa học tại Đại học Bang Pennsylvania, Hoa Kỳ, đã phát triển một công nghệ đột phá cho phép người dùng thưởng thức âm nhạc hoặc podcast mà không cần sử dụng tai nghe, đồng thời không gây ảnh hưởng đến những người xung quanh. Công nghệ này tạo ra các "vùng âm thanh riêng tư" (audible enclave), nơi âm thanh chỉ có thể nghe được tại một vị trí cụ thể, như một ghế ngồi trong ô tô hoặc bàn học trong lớp học.

Nguyên lý hoạt động: Kết hợp siêu âm và siêu bề mặt âm học

Công nghệ này hoạt động dựa trên việc sử dụng hai bộ chuyển đổi siêu âm (ultrasonic transducer) kết hợp với siêu bề mặt âm học (acoustic metasurface). Mỗi bộ chuyển đổi tạo ra một chùm siêu âm phi tuyến tính được dẫn hướng theo một đường cong. Khi hai chùm siêu âm này giao nhau tại một điểm cố định, âm thanh chỉ có thể nghe được tại điểm giao nhau đó. Điều này có nghĩa là người ở trong vùng âm thanh riêng tư có thể nghe thấy nội dung chỉ dành riêng cho họ, trong khi những người ở gần nhưng không đúng vị trí sẽ không nghe thấy gì.

Để kiểm tra hệ thống, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một mô hình đầu và thân giả có gắn micro bên trong tai để mô phỏng cách một người nghe nhận âm thanh tại các điểm dọc theo quỹ đạo của chùm siêu âm. Đồng thời, một micro thứ ba được dùng để quét khu vực giao thoa của hai chùm âm thanh. Kết quả cho thấy âm thanh chỉ có thể nghe được tại điểm giao nhau, tạo thành một "vùng âm thanh riêng tư" đúng như kỳ vọng.

Ứng dụng tiềm năng và hướng phát triển tương lai

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hệ thống trong một căn phòng bình thường với các phản xạ âm thanh thực tế để chứng minh khả năng hoạt động trong môi trường thực tế như lớp học, xe hơi hay không gian ngoài trời. Hiện tại, hệ thống có thể truyền âm thanh đến mục tiêu cách khoảng một mét với mức âm lượng 60 decibel, tương đương với âm lượng của một cuộc trò chuyện thông thường.

Để mở rộng phạm vi và tăng âm lượng, nhóm nghiên cứu đề xuất gia tăng công suất của các chùm siêu âm. Nếu đạt được mục tiêu này, công nghệ này sẽ thay đổi đáng kể cách con người sử dụng âm thanh, giúp nâng cao mức độ riêng tư và cá nhân hóa trải nghiệm nghe trong môi trường công cộng.

Với những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực âm học, công nghệ này không chỉ mở ra tiềm năng lớn trong việc tối ưu hóa trải nghiệm âm thanh cá nhân mà còn có thể được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như giáo dục, giải trí và không gian làm việc thông minh. Trong tương lai, một thế giới nơi mọi người có thể nghe nhạc hoặc trò chuyện riêng tư mà không cần tai nghe có thể sẽ không còn xa.