Penn State开发出3D打印的声学超表面 将音频聚焦到私密的“声场”

盖世汽车讯 据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学（Penn State）的研究人员设计出一种系统，可以操控声波，使其仅在略大于一英寸的精确区域内可听见。尽管聚焦点如此之小，该系统仍能产生高质量的音频，有望为听众带来清晰而私密的聆听体验。在近期发表于期刊《IEEE Transactions on Ultrasonics》的一篇论文中，该研究团队详细阐述了相关研究成果。

图片来源：Jee Woo Kevin Kim

为什么目前的聚焦声波效果不佳

该论文第一作者、声学博士候选人Jee Woo Kevin Kim解释说，传统的声波是从声源向外扩散的。参数阵列扬声器（Parametric array loudspeaker，PAL）利用高强度超声波将可听声音聚焦成一束狭窄的、类似激光的声波束。虽然这些阵列已被用于博物馆和广播室等场所进行隐蔽的声音传输，但同时也存在一些问题，使它们难以在这些特殊环境之外得到应用。

Kim说道：“这些阵列的方向性太强，一旦声波束接触到某个表面，声音就会在房间内四处反射，从而影响隐私。此外，它们难以产生低频声音，这会影响聆听重低音音乐的体验。”

超表面助力解决难题

声学教授、该论文通讯作者Yun Jing表示，声学超表面可以解决这一关键问题。超表面是一类材料，仅凭其薄薄的结构就能操控波——包括光波、声波、热波等。Jing解释说，用于操控声波的声学超表面很容易通过3D打印制造，并且已被广泛应用于控制特定声音的传播，例如在扬声器中。