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【2021年全國科普日(rì)活(huó)動(dòng)】用聲音“創造”新物體

發布(bù)時間:2021-09-17來源:中國科學報閱讀次數:

當91视频网站聽(tīng)音樂時,不僅聽到(dào)樂器發出的音符,也沉浸在回聲中。聲波從牆(qiáng)壁和周圍的物體反射(shè)回(huí)來,形成一種獨特的聲音效果—— 一(yī)種特定的聲場。這就解釋了為什麽同樣的(de)音樂在古老的教堂或現代的(de)混凝土建築中演奏時聽起來非常不同。

一(yī)些科學家想更進一步,係(xì)統地操縱聲場,以達到一種實際情(qíng)況下本不應該存在(zài)的聲音效(xiào)果。例如(rú),他們試圖創造一種虛幻的音頻體驗(yàn),讓聽者誤以為自己在一座混凝土建築或一座舊教堂裏(lǐ)。或者,通過操縱(zòng)聲場,使聽者(zhě)不再感知到物體,從(cóng)而使物體(tǐ)隱形。

通常,從聲學上隱藏物體的一(yī)種方(fāng)法是在物體表(biǎo)麵覆蓋一層膜,使其不反射任何聲波(bō)。然而,這種方法是(shì)不靈活的,通常(cháng)隻能在有限的頻率範圍內(nèi)工作,這導致它不(bú)適合許多(duō)應用場景。

現在,由瑞士蘇黎世聯邦理工學院應用地球物理學教授Johan Robertsson領導的小組與英(yīng)國愛丁堡大學的科(kē)學家合(hé)作,開發了一個新概念,顯著(zhe)改善了活動性(xìng)錯覺。研究人員已經成功地實時擴大了初始聲場,因此可(kě)以(yǐ)使物體消失,並模仿不存在的物體(tǐ)。他們在最新一期的(de)《科學進展》上發表了這一成果。

為了實現特殊的聲學效果,研究人員在蘇黎(lí)世創新(xīn)園的沉浸式波浪實驗中心安裝了一個大型測試設施。具體來說,這(zhè)種設備允許他們“隱身(shēn)”一個大約12厘米大小的物體(tǐ),或(huò)模擬一個同等大小(xiǎo)的虛擬物(wù)體。

目標(biāo)物體被包圍在麥克(kè)風組成的外圈(quān)中作為控製傳感器,以及喇叭的內圈中作為控製源。控製傳感器記錄從初始場到達目標的外部聲信(xìn)號。根據測量結果,計算機能(néng)計算出控製源必須產生(shēng)哪些次聲,以達到預期的初始聲場的增大。

為了(le)掩(yǎn)蓋物體,控製源會發出一個信號,完全消除物體反射的聲波。相比之下,為了模擬一個物體(也稱為(wéi)全息術),控製源會(huì)增加初始聲場,就好像聲波是從兩個環中心的一個物體(tǐ)上反射回來一樣。

為了使這種增強工(gōng)作,控製傳感器(qì)測(cè)量的數據必須立即轉換為控製源的指令(lìng)。為此,研究人員使用了(le)響應時間極短的現場可編程門陣列。

“新設備允許91视频网站在超過3個半八(bā)度音階(jiē)的頻率範圍內操縱(zòng)聲場。”Robertsson說。最大(dà)隱身頻率為(wéi)8700 Hz,模擬頻率為(wéi)5900 Hz。

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