Ascoltare musica o podcast senza cuffie e senza disturbare chi è accanto potrebbe presto diventare realtà. Un team di ricercatori della Penn State ha sviluppato un sistema innovativo che permette di creare “enclavi sonore”, ovvero zone in cui il suono è percepibile solo in punti precisi, senza essere udibile altrove. Questo risultato è stato ottenuto grazie a un’avanzata manipolazione degli ultrasuoni e potrebbe rivoluzionare il modo in cui fruiamo dell’audio in spazi pubblici e privati.
Il suono si propaga nell’aria sotto forma di onde, ma controllarne la direzione è sempre stato difficile a causa della diffrazione, un fenomeno che fa sì che le onde sonore si espandano mentre viaggiano. Esistono già tecnologie in grado di focalizzare il suono, come i diffusori a fascio direzionale, ma questi ultimi emettono comunque suoni lungo tutto il loro percorso. Per superare questo limite, i ricercatori hanno sfruttato gli ultrasuoni, onde sonore con frequenze superiori ai 20 kHz, quindi non percepibili dall’orecchio umano.
Il principio chiave della scoperta si basa su un fenomeno chiamato “generazione di frequenza differenziale”. Gli scienziati hanno emesso due fasci di ultrasuoni a frequenze leggermente diverse, come 40 kHz e 39,5 kHz. Quando queste onde si sovrappongono in un punto dello spazio, interagiscono in modo non lineare e generano una nuova onda sonora a una frequenza udibile, ad esempio 500 Hz. Ciò significa che il suono diventa udibile solo dove i due fasci si intersecano, creando un’area di ascolto privata.
Un’altra innovazione fondamentale è l’uso delle metasuperfici acustiche, materiali progettati per manipolare il percorso delle onde sonore. Grazie a queste superfici, i fasci di ultrasuoni possono essere piegati e direzionati con precisione, permettendo loro di aggirare ostacoli e raggiungere punti specifici senza disperdersi nell’ambiente circostante.
Per testare la tecnologia, i ricercatori hanno utilizzato un manichino con microfoni nelle orecchie, verificando che il suono fosse udibile solo nel punto di intersezione dei fasci ultrasonici. Il sistema ha funzionato anche in ambienti con normali livelli di riverbero, come stanze comuni, suggerendo che potrebbe essere applicabile in una varietà di contesti.
Le potenziali applicazioni di questa scoperta sono numerose. Nei musei, ad esempio, si potrebbero fornire guide audio personalizzate senza bisogno di cuffie. Nelle automobili, i passeggeri potrebbero ascoltare la propria musica senza interferire con le istruzioni di navigazione del conducente. Uffici e ambienti militari potrebbero beneficiare di conversazioni riservate senza la necessità di sale insonorizzate. Inoltre, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per creare zone di silenzio, riducendo l’inquinamento acustico in città e migliorando la concentrazione nei luoghi di lavoro.
Attualmente, il sistema è in grado di trasmettere il suono a circa un metro di distanza con un volume di circa 60 decibel, paragonabile a una conversazione normale. I ricercatori ritengono che aumentando l’intensità degli ultrasuoni si potrebbero ottenere volumi più elevati e una maggiore distanza di trasmissione.
Le enclavi sonore potrebbero rivoluzionare il modo in cui interagiamo con l’audio, offrendo un’esperienza immersiva e personalizzata senza la necessità di dispositivi indossabili.
