¿Qué pasaría si pudieras escuchar música o un podcast sin auriculares ni cascos y sin molestar a nadie a tu alrededor? ¿O tener una conversación privada en público sin que otras personas te escuchen?
ZAP
20 de marzo de 2025
Un nuevo estudio publicado en PNAS en enero presenta una forma de crear enclaves audibles: focos localizados de sonido que están aislados de su entorno. En otras palabras, desarrollamos una tecnología que puede crear sonido exactamente donde necesita estar.
La capacidad de enviar sonido que se vuelve audible solo en una ubicación específica podría transformar las experiencias de entretenimiento, comunicación y audio espacial.
¿Qué es el sonido?
El sonido es una vibración que viaja por el aire como una onda. Estas ondas se crean cuando un objeto se mueve hacia adelante y hacia atrás, comprimiendo y descomprimiendo las moléculas de aire.
La frecuencia de estas vibraciones es lo que determina el tono. Las frecuencias bajas corresponden a sonidos profundos, como un bombo; Las frecuencias altas corresponden a sonidos agudos, como un silbido.
Controlar hacia dónde va el sonido es difícil debido a un fenómeno llamado difracción : la tendencia de las ondas sonoras a dispersarse a medida que viajan. Este efecto es particularmente fuerte para los sonidos de baja frecuencia debido a sus longitudes de onda más largas, lo que hace casi imposible mantener el sonido confinado a un área específica.
Ciertas tecnologías de audio, como los altavoces de matriz paramétrica , pueden crear haces de sonido enfocados en una dirección específica. Sin embargo, estas tecnologías continúan emitiendo sonido audible durante todo su recorrido mientras viajan a través del espacio.
La ciencia de los enclaves audibles
Los investigadores han descubierto una nueva forma de hacer llegar el sonido a un oyente específico: a través de haces de ultrasonidos autocurvables y un concepto llamado acústica no lineal.
El ultrasonido se refiere a ondas sonoras con frecuencias superiores al rango de la audición humana, es decir, superiores a 20 kHz. Estas ondas viajan por el aire como ondas sonoras normales, pero son inaudibles para las personas. Debido a que el ultrasonido puede penetrar muchos materiales e interactuar con los objetos de formas únicas, se utiliza ampliamente en imágenes médicas y en muchas aplicaciones industriales.
En su trabajo, los científicos utilizaron el ultrasonido como portador del sonido audible. Puede transportar el sonido a través del espacio de manera silenciosa, volviéndose audible sólo cuando se desea. ¿Cómo logramos hacer esto?
Normalmente, las ondas sonoras se combinan linealmente, lo que significa que se unen proporcionalmente en una onda más grande. Sin embargo, cuando las ondas sonoras son lo suficientemente intensas, pueden interactuar de forma no lineal, generando nuevas frecuencias que antes no estaban presentes.
Esta es la clave de la nueva técnica: se utilizan dos haces de ultrasonidos con diferentes frecuencias , que de por sí son completamente silenciosos. Pero cuando se intersecan en el espacio, los efectos no lineales hacen que generen una nueva onda de sonido a una frecuencia audible que sólo se escucharía en esa región específica.
Se han diseñado rayos ultrasónicos que pueden doblarse por sí solos. Normalmente, las ondas sonoras viajan en línea recta a menos que algo las bloquee o las refleje.
Sin embargo, mediante el uso de metasuperficies acústicas (materiales especializados que manipulan las ondas sonoras) es posible dar forma a los rayos ultrasónicos para que se doblen a medida que viajan. De manera similar a la forma en que una lente óptica dobla la luz, las metasuperficies acústicas alteran la trayectoria de las ondas sonoras. Al controlar con precisión la fase de las ondas ultrasónicas, creamos trayectorias de sonido curvas que pueden sortear obstáculos y centrarse en una ubicación objetivo específica.
El principal fenómeno en juego es lo que se conoce como generación de diferencia de frecuencia. Cuando dos haces ultrasónicos de frecuencias ligeramente diferentes, como 40 kHz y 39,5 kHz, se superponen, crean una nueva onda de sonido con la diferencia entre sus frecuencias; en este caso, 0,5 kHz o 500 Hz, que está dentro del rango de la audición humana. El sonido sólo se puede escuchar donde se cruzan los rayos. Fuera de esta intersección, las ondas ultrasónicas permanecen silenciosas.
Esto significa que puedes enviar audio a una ubicación o persona específica sin molestar a los demás mientras viaja el sonido.
Control de sonido avanzado
La capacidad de crear enclaves de audio tiene muchas aplicaciones posibles.
Los enclaves de audio pueden permitir audio personalizado en espacios públicos. Por ejemplo, los museos podrían proporcionar diferentes audioguías a los visitantes sin auriculares, y las bibliotecas podrían permitir a los estudiantes estudiar con lecciones de audio sin molestar a los demás.
En un automóvil, los pasajeros pueden escuchar música sin distraer al conductor de escuchar las instrucciones de navegación. Las oficinas y los entornos militares también podrían beneficiarse de zonas de conversación localizadas para conversaciones confidenciales. Los enclaves de audio también se pueden adaptar para cancelar el ruido en áreas designadas, creando zonas tranquilas para mejorar la concentración en los lugares de trabajo o reducir la contaminación acústica en las ciudades.
Al redefinir la forma en que el sonido interactúa con el espacio, se abren nuevas posibilidades para experiencias de audio inmersivas, eficientes y personalizadas.
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Fuente:
ZAP // La conversación
