2022年09月28日
當我們聽音樂時，不僅聽到樂器發出的音符，也沉浸在回聲中。聲波從墻壁和周圍的物體反射回來，形成一種獨特的聲音效果——一種特定的聲場。這就解釋了為什么同樣的音樂在古老的教堂或現代的混凝土建筑中演奏時聽起來非常不同。
一些科學家想更進一步，系統地操縱聲場，以達到一種實際情況下本不應該存在的聲音效果。例如，他們試圖創造一種虛幻的音頻體驗，讓聽者誤以為自己在一座混凝土建筑或一座舊教堂里。或者，通過操縱聲場，使聽者不再感知到物體，從而使物體隱形。
通常，從聲學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工作，這導致它不適合許多應用場景。
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領導的小組與英國愛丁堡大學的科學家合作，開發了一個新概念，顯著改善了活動性錯覺。研究人員已經成功地實時擴大了初始聲場，因此可以使物體消失，并模仿不存在的物體。
為了實現特殊的聲學效果，研究人員在蘇黎世創新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，這種設備允許他們“隱身”一個大約12厘米大小的物體，或模擬一個同等大小的虛擬物體。
目標物體被包圍在麥克風組成的外圈中作為控制傳感器，以及喇叭的內圈中作為控制源。控制傳感器記錄從初始場到達目標的外部聲信號。根據測量結果，計算機能計算出控制源必須產生哪些次聲，以達到預期的初始聲場的增大。
為了掩蓋物體，控制源會發出一個信號，完全消除物體反射的聲波。相比之下，為了模擬一個物體（也稱為全息術），控制源會增加初始聲場，就好像聲波是從兩個環中心的一個物體上反射回來一樣。
為了使這種增強工作，控制傳感器測量的數據必須立即轉換為控制源的指令。為此，研究人員使用了響應時間極短的現場可編程門陣列。
“新設備允許我們在超過3個半八度音階的頻率范圍內操縱聲場。”Robertsson說。最大隱身頻率為8700 Hz，模擬頻率為5900 Hz。
（據《中國科學報》）
