Một tương lai không cần thiết bị tai nghe

Khu vực âm thanh cho phép nghe riêng tư mà không cần tai nghe

Trong một không gian kín, người nghe có thể nghe thấy âm thanh trong khi những người đứng gần đó thì không, ngay cả khi họ ở trong không gian kín, như trong xe cộ, hoặc đứng ngay trước nguồn âm thanh. Trong một nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS), nhóm nhà nghiên cứu giải thích cách phát ra hai chùm siêu âm phi tuyến tính tạo ra các vùng âm thanh, nơi âm thanh chỉ có thể được cảm nhận tại điểm giao nhau chính xác của hai chùm siêu âm.

Tác giả Jing giải thích: “Chúng tôi sử dụng hai đầu dò siêu âm kết hợp với một siêu bề mặt âm thanh, phát ra loạt chùm tia tự uốn cong giao nhau tại một điểm nhất định. Người đứng tại điểm đó nghe thấy âm thanh trong khi bất kỳ ai đứng gần đó sẽ không nghe thấy. Điều này tạo ra một rào cản riêng tư giữa mọi người để nghe riêng tư”.

Nhóm nhà nghiên cứu giải thích bằng cách định vị siêu bề mặt - thấu kính âm thanh kết hợp các vi cấu trúc có kích thước milimet hoặc dưới milimet giúp bẻ cong hướng âm thanh - trước hai đầu dò, sóng siêu âm di chuyển ở hai tần số hơi khác nhau dọc theo quỹ đạo hình lưỡi liềm cho đến khi chúng giao nhau. Siêu bề mặt được in 3D bởi đồng tác giả Xiaoxing Xia, nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Lawrence Livermore.

Không có chùm tia nào nghe được riêng lẻ - mà là sự giao nhau của những chùm tia với nhau tạo ra tương tác phi tuyến tính cục bộ tạo ra âm thanh nghe được - nhóm nhà nghiên cứu giải thích. Các chùm tia có thể bỏ qua các chướng ngại vật, chẳng hạn như đầu người, để đến một điểm giao nhau được chỉ định.

Tác giả đầu tiên Jia-Xin “Jay” Zhong, một học giả sau tiến sĩ về âm học tại Penn State, giải thích: “Để thử nghiệm hệ thống, chúng tôi sử dụng một hình nộm mô phỏng đầu và thân có gắn micro bên trong tai mô phỏng những gì con người nghe thấy tại những điểm dọc theo đường đi của chùm tia siêu âm, cũng như một micro thứ ba quét khu vực giao nhau. Chúng tôi xác nhận rằng âm thanh không thể nghe thấy ngoại trừ tại điểm giao nhau, nơi tạo ra thứ mà chúng tôi gọi là vùng bao quanh”.

Nhóm nhà nghiên cứu thử nghiệm hệ thống trong một phòng sinh hoạt chung với độ vang bình thường, nghĩa là hệ thống hoạt động được trong nhiều môi trường khác nhau - chẳng hạn như lớp học, xe cộ hoặc thậm chí ngoài trời. Zhong bình luận: “Về cơ bản, chúng tôi tạo ra một tai nghe ảo. Một người nào đó trong một vùng kín nghe thấy thứ gì đó chỉ dành cho họ - cho phép tạo ra âm thanh và vùng yên tĩnh”.

Hiện tại, nhóm nhà nghiên cứu truyền âm thanh từ xa cách mục tiêu dự định khoảng một mét và âm lượng âm thanh là khoảng 60 decibel, tương đương với âm lượng khi nói. Tuy nhiên, nhóm nhà nghiên cứu cho biết khoảng cách và âm lượng có thể tăng lên nếu họ tăng cường độ siêu âm. Ngoài Jing, Xia và Zhong, các đồng tác giả còn có Jun Ji và Hyeonu Heo, cựu sinh viên chương trình sau đại học về âm học của Penn State.

Đưa âm nhạc trực tiếp vào đầu bạn mà không cần tai nghe

Hãy tưởng tượng một thế giới mà bạn di chuyển trong bong bóng âm thanh cá nhân của riêng mình. Bạn nghe những giai điệu yêu thích, chơi trò chơi máy tính ồn ào, xem phim hoặc nhận chỉ đường trên ô tô của mình - tất cả mà không làm phiền những người xung quanh. Đó là khả năng được trình bày bởi “sound beaming” (truyền âm thanh theo một hướng nhất định) - một công nghệ âm thanh tương lai mới từ Noveto Systems, một công ty Israel.

Ngoài việc nghe âm thanh qua loa và tai nghe cũng như công nghệ truyền âm qua xương (Bone-conduction) như chúng ta đã biết. Noveto đã phát minh ra một hình thức mới, đã được cấp bằng sáng chế và họ gọi đó là SoundBeaming. “Đây là một loại hình nghe hoàn toàn mới và sẽ thay đổi cách mọi người trải nghiệm âm thanh” là  những gì mà họ nói.

Được biết với SoundBeaming bạn có thể nghe âm thanh một cách riêng tư hơn bởi công nghệ này sử dụng sóng siêu âm để phóng chùm “Tia âm thanh” đến tai. Chùm sóng này được tạo ra bằng thuật toán DSP (Xử lý tín hiệu kỹ thuật số) độc quyền do Noveto phát triển, chúng được đẩy vào không khí bằng một đầu dò cũng được thiết kế riêng. Bên trong thiết bị này còn tích hợp cảm biến 3D hỗ trợ định vị và theo dõi vị trí tai của bạn trong thời gian thực để truyền âm thanh đến tai một cách chính xác bất kể bạn có đang di chuyển hay không.

Để dễ hình dung hơn thì chùm tia âm thanh này trước khi đến tai bạn sẽ ở trạng thái siêu âm (ngoài ngưỡng nghe của con người) và khi đến tai sẽ được hội tụ thành mạng “bong bóng âm thanh” ở sóng âm bình thường mà bạn có thể nghe được. Và cũng theo hãng bạn có thể nghe mạng bong bóng âm thanh này một cách riêng tư và không ảnh hưởng đến người khác. Cảm giác nghe giống như trong phim khoa học viễn tưởng. Âm thanh 3-D rất gần đến nỗi bạn có cảm giác như nó ở bên trong tai mình trong khi cũng ở phía trước, phía trên và phía sau tai.

Noveto hy vọng thiết bị này sẽ có nhiều ứng dụng thực tế, từ việc cho phép nhân viên văn phòng nghe nhạc hoặc gọi hội nghị mà không làm phiền đồng nghiệp đến việc cho phép ai đó chơi trò chơi, xem phim hoặc nghe nhạc mà không làm phiền người khác. Không cần tai nghe có nghĩa là bạn vẫn có thể nghe rõ những âm thanh khác trong phòng. Công nghệ này sử dụng mô-đun cảm biến 3 chiều và định vị cũng như theo dõi vị trí tai, gửi âm thanh qua sóng siêu âm để tạo ra các túi âm thanh bên tai người dùng. Âm thanh được nghe ở chế độ âm thanh nổi hoặc chế độ không gian 3 chiều tạo ra âm thanh 360 độ xung quanh người nghe. Bản demo bao gồm các đoạn video về thiên nhiên với những chú thiên nga trên hồ, tiếng ong vo ve và tiếng suối chảy róc rách, khiến người nghe cảm thấy như được đưa hoàn toàn vào khung cảnh đó.

Nhưng ngay cả CEO Christophe Ramstein cũng thấy khó để diễn đạt khái niệm này thành lời: “Bộ não không hiểu được những gì nó không biết”. Trong buổi trình diễn Noveto được thực hiện qua Zoom từ Tel Aviv, Giám đốc sản phẩm Ayana Wallwater không thể nghe thấy tiếng súng trong bản demo trò chơi. Đó chính là vấn đề. Nhưng cô ấy cũng thích thú khi chứng kiến phản ứng của những người dùng thử phần mềm lần đầu tiên.

Wallwater chia sẻ: “Hầu hết mọi người chỉ nói, “Ồ, tôi thực sự không tin điều đó”. Bạn không tin điều đó vì nó nghe như tiếng loa phát thanh, nhưng không ai khác có thể nghe thấy… nó đang hỗ trợ bạn và bạn đang ở giữa mọi thứ. Nó đang diễn ra xung quanh bạn. Bằng cách thay đổi cài đặt, âm thanh có thể theo người nghe khi họ di chuyển đầu. Bạn cũng có thể di chuyển ra khỏi đường đi của chùm tia và không nghe thấy gì cả, tạo ra trải nghiệm siêu thực. Bạn không cần phải cho thiết bị biết bạn đang ở đâu. Thiết bị không truyền dữ liệu đến một địa điểm chính xác nào đó. Nó theo bạn đến bất cứ nơi đâu. Vì vậy, nó dành riêng cho bạn - theo bạn, phát những gì bạn muốn trong đầu bạn. Đây là những gì chúng tôi mơ ước. Một thế giới mà chúng tôi có được âm thanh bạn muốn. Bạn không cần phải làm phiền người khác và người khác không bị làm phiền bởi âm thanh của bạn. Nhưng bạn vẫn có thể tương tác với họ”.

Sau lần nghe đầu tiên, Ramstein tự hỏi nó khác với các thiết bị âm thanh khác như thế nào. “Tôi đã nghĩ, ‘Ừ, nhưng tai nghe có giống vậy không?’ Không, vì tôi có sự tự do và giống như tôi có sự tự do để làm những gì tôi muốn làm. Và tôi có những âm thanh này phát trong đầu như thể có điều gì đó đang xảy ra ở đây, điều này khó giải thích vì chúng ta không có tài liệu tham khảo nào về điều đó”. Mặc dù khái niệm truyền âm thanh không phải là mới, nhưng Noveto là công ty đầu tiên ra mắt công nghệ này và thiết bị để bàn SoundBeamer 1.0 của họ sẽ là sản phẩm tiêu dùng mang thương hiệu đầu tiên. Ramstein cho biết phiên bản “nhỏ hơn, quyến rũ hơn” của mẫu sản phẩm này đã sẵn sàng ra mắt người tiêu dùng.

Ramstein thích thú: “Bạn biết đấy, tôi đang cố nghĩ xem chúng ta so sánh phát âm thanh với bất kỳ phát minh nào khác trong lịch sử. Và tôi nghĩ phát âm thanh duy nhất xuất hiện trong đầu tôi là… lần đầu tiên tôi thử iPod, tôi đã nghĩ, “Ôi trời. Đó là cái gì vậy?”. Tôi nghĩ phát âm thanh là thứ gây gián đoạn như vậy. Có điều gì đó cần nói về việc nó chưa từng tồn tại trước đây. Có sự tự do khi sử dụng nó. Và nó thực sự tuyệt vời”.