嘘... 嘿,你——定向声音工作原理

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你正在安静的杂货店过道里走着,突然一个声音说:“渴了吗?买我吧。” 你停在汽水展示柜前,但你旁边没有人,几英尺外的购物者似乎什么也没听到。

就在那一刻,你正站在一个声音柱中。扬声器向四面八方广播声音,就像灯泡辐射光线一样,而定向扬声器则像聚光灯一样照射出一束声波。这束声波由人类听不到的超声波组成,但当它们与空气相互作用时,可以发出可听见的音调。通过用数学方法描述这些相互作用,工程师可以引导声束发出声音、音乐或任何其他声音。

早在 20 世纪 60 年代,军方和声纳研究人员就试图利用这种现象,但仅设法产生了高度失真的可听信号。1998 年,当时在麻省理工学院的约瑟夫·庞贝发表了算法,将失真降低到仅百分之几。庞贝说,然后他设计了一个放大器、电子设备和扬声器来产生“足够干净以产生清晰音频”的超声波。他将这项技术注册为音频聚光灯商标,并于 1999 年在马萨诸塞州沃特敦成立了 Holosonics 公司。竞争对手发明家伍迪·诺里斯销售来自他在圣地亚哥的美国技术公司的竞争产品,名为 HyperSonic Sound。


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庞贝的扬声器安装在公司大厅,以及波士顿美术博物馆和沃尔特·迪士尼世界 Epcot 中心的展品上方等场所。叙述在不让房间充满噪音的情况下,为站在文物或视频屏幕前的参观者提供信息。百货商店已尝试将此安排用于零售展示,汽车制造商正在尝试使用它们,以便乘客只能听到自己的音乐或电影。起居室躺椅上方的扬声器可以让爸爸听到电视的声音,而其他家庭成员可以在沙发上安静地阅读。

批评者说,在某些情况下,耳机可以提供类似的好处,并指出一些随机问题,例如来自汽车座椅的不必要反射。但更广泛部署的主要障碍是成本:系统价格从 600 美元到 1,000 美元或更高不等。如果价格下降,消费者更有可能考虑购买这些设备……或者在购物时遇到它们。

马克·费斯切蒂 担任《大众科学》高级编辑已有 17 年,报道可持续发展问题,包括气候、天气、环境、能源、食物、水、生物多样性、人口等等。他委派和编辑记者和科学家的专题文章、评论和新闻,也以这些形式写作。他编辑“历史”专栏,该杂志的部门着眼于整个时代的科学进步。他是两本衍生杂志的创始执行编辑:《大众科学:思维》《大众科学:地球 3.0》。他 2001 年为该杂志撰写的自由撰稿文章《淹没新奥尔良》预言了卡特里娜飓风等风暴将给这座城市带来的广泛灾难。他的视频你死后身体会发生什么?在 YouTube 上的观看次数超过 1200 万次。费斯切蒂曾为《纽约时报》、《体育画报》、《史密森尼》、《技术评论》、《快公司》和许多其他刊物撰写自由撰稿文章。他与万维网发明者蒂姆·伯纳斯-李合著了《编织网络》一书,讲述了万维网是如何创建的真实故事。他还与微生物学家埃莉诺·列维合著了《新型杀手疾病》。费斯切蒂曾任《IEEE Spectrum Magazine》《Family Business Magazine》的执行编辑。他拥有物理学学位,并两次担任路易斯安那州百年学院的阿塔韦公民文化研究员,该学院授予他荣誉博士学位。2021 年,他荣获美国地球物理联合会的罗伯特·C·考恩科学新闻持续成就奖,以表彰他在地球和空间科学方面的杰出报道生涯。他曾出现在 NBC 的《与媒体见面》、CNN、历史频道、NPR 新闻和许多新闻广播电台。在 X(原 Twitter)上关注费斯切蒂 @markfischetti

更多作者:马克·费斯切蒂
大众科学杂志第 296 卷第 5 期本文最初以 “嘘... 嘿,你” 为标题发表于《大众科学杂志》第 296 卷第 5 期(),第 96 页
doi:10.1038/scientificamerican0507-96
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