2022年09月28日
當(dāng)我們聽(tīng)音樂(lè)時(shí)，不僅聽(tīng)到樂(lè)器發(fā)出的音符，也沉浸在回聲中。聲波從墻壁和周?chē)奈矬w反射回來(lái)，形成一種獨(dú)特的聲音效果——一種特定的聲場(chǎng)。這就解釋了為什么同樣的音樂(lè)在古老的教堂或現(xiàn)代的混凝土建筑中演奏時(shí)聽(tīng)起來(lái)非常不同。
一些科學(xué)家想更進(jìn)一步，系統(tǒng)地操縱聲場(chǎng)，以達(dá)到一種實(shí)際情況下本不應(yīng)該存在的聲音效果。例如，他們?cè)噲D創(chuàng)造一種虛幻的音頻體驗(yàn)，讓聽(tīng)者誤以為自己在一座混凝土建筑或一座舊教堂里。或者，通過(guò)操縱聲場(chǎng)，使聽(tīng)者不再感知到物體，從而使物體隱形。
通常，從聲學(xué)上隱藏物體的一種方法是在物體表面覆蓋一層膜，使其不反射任何聲波。然而，這種方法是不靈活的，通常只能在有限的頻率范圍內(nèi)工作，這導(dǎo)致它不適合許多應(yīng)用場(chǎng)景。
現(xiàn)在，由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院應(yīng)用地球物理學(xué)教授Johan Robertsson領(lǐng)導(dǎo)的小組與英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的科學(xué)家合作，開(kāi)發(fā)了一個(gè)新概念，顯著改善了活動(dòng)性錯(cuò)覺(jué)。研究人員已經(jīng)成功地實(shí)時(shí)擴(kuò)大了初始聲場(chǎng)，因此可以使物體消失，并模仿不存在的物體。
為了實(shí)現(xiàn)特殊的聲學(xué)效果，研究人員在蘇黎世創(chuàng)新園的沉浸式波浪實(shí)驗(yàn)中心安裝了一個(gè)大型測(cè)試設(shè)施。具體來(lái)說(shuō)，這種設(shè)備允許他們“隱身”一個(gè)大約12厘米大小的物體，或模擬一個(gè)同等大小的虛擬物體。
目標(biāo)物體被包圍在麥克風(fēng)組成的外圈中作為控制傳感器，以及喇叭的內(nèi)圈中作為控制源?？刂苽鞲衅饔涗洀某跏紙?chǎng)到達(dá)目標(biāo)的外部聲信號(hào)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算機(jī)能計(jì)算出控制源必須產(chǎn)生哪些次聲，以達(dá)到預(yù)期的初始聲場(chǎng)的增大。
為了掩蓋物體，控制源會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，完全消除物體反射的聲波。相比之下，為了模擬一個(gè)物體（也稱(chēng)為全息術(shù)），控制源會(huì)增加初始聲場(chǎng)，就好像聲波是從兩個(gè)環(huán)中心的一個(gè)物體上反射回來(lái)一樣。
為了使這種增強(qiáng)工作，控制傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)必須立即轉(zhuǎn)換為控制源的指令。為此，研究人員使用了響應(yīng)時(shí)間極短的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。
“新設(shè)備允許我們?cè)诔^(guò)3個(gè)半八度音階的頻率范圍內(nèi)操縱聲場(chǎng)?！盧obertsson說(shuō)。最大隱身頻率為8700 Hz，模擬頻率為5900 Hz。
（據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》）
