हेडफ़ोन के बिना ऑडियो: अदृश्य 'ध्वनि बुलबुले' बनाएँ

कल्पना कीजिए कि आप एक भीड़ भरे संग्रहालय में हैं, जहां दर्जनों लोग आपके चारों ओर घूम रहे हैं, फिर भी केवल आप ही उस कलाकृति का विस्तृत विवरण सुन सकते हैं जिसे आप देख रहे हैं। कोई ईयरबड नहीं, कोई भारी हेडफोन नहीं, बस एक अदृश्य ध्वनि बुलबुला जो आपको एक भूतिया उपस्थिति की तरह घेरे रहता है। यह कोई भविष्य की विज्ञान कथा नहीं है, बल्कि पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित नई हेडफोन-मुक्त ऑडियो तकनीक की बदौलत एक मूर्त वास्तविकता है, जो ध्वनि के स्थानीयकृत क्षेत्रों को बनाने के लिए अल्ट्रासोनिक किरणों का उपयोग करती है, जो राहगीरों के लिए सुनाई नहीं देती।

एक “ध्वनि किरण” जो बाधाओं के चारों ओर मुड़ती है

दिशात्मक ध्वनि की अवधारणा इंजीनियरिंग के क्षेत्र में नई नहीं है। ध्वनि-विज्ञान. वर्षों से शोधकर्ता ऐसी तकनीक विकसित करने का प्रयास कर रहे हैं जिससे हेडफोन की आवश्यकता के बिना ध्वनि को विशिष्ट श्रोता तक भेजा जा सके। समस्या यह है कि इन समाधानों के लिए आम तौर पर भारी हार्डवेयर की आवश्यकता होती है और सबसे बड़ी बात यह है कि ऑडियो सिग्नल पूरे बीम पथ पर सुनाई देता रहता है।

पेन स्टेट टीम का नवाचार, जिसका नेतृत्व जिया शिन झोंग, कुछ पूरी तरह से अलग बनाने में है: एक प्रणाली जो अल्ट्रासोनिक उत्सर्जकों को 3डी-मुद्रित मेटासरफेस के साथ जोड़ती है, जो ध्वनि तरंगों के गुणों में हेरफेर करने में सक्षम है। यह संरचना "स्व-झुकने वाली" अल्ट्रासोनिक किरणें उत्पन्न करती है जो बाधाओं को पार कर सकती हैं और, इससे भी अधिक आश्चर्यजनक बात यह है कि, वे मानव कान के लिए पूरी तरह से मौन हैं।

जादू तब होता है जब इनमें से दो किरणें एक दूसरे को पार करती हैं, जिससे शोधकर्ताओं के अनुसार एक "ध्वनिक परिक्षेत्र" बनता है, जिसका व्यास केवल कुछ सेंटीमीटर होता है।

वह चौराहा जो श्रव्य ध्वनि उत्पन्न करता है

इस तकनीक को विशेष रूप से आकर्षक बनाने वाला तत्व वह भौतिक सिद्धांत है जिस पर यह आधारित है। जब दो ध्वनि तरंगें परस्पर क्रिया करती हैं, तो वे एक तीसरी तरंग उत्पन्न कर सकती हैं जिसकी आवृत्ति मूल तरंगों के बीच की आवृत्ति के अंतर के बराबर होती है। अपने अध्ययन में (जिसे मैं यहां लिंक कर रहा हूं), टीम ने 40 और 39,5 किलोहर्ट्ज़ (मानव श्रवण की सीमा से कहीं अधिक) की दो किरणों का उपयोग किया, जिसके प्रतिच्छेद से 500 हर्ट्ज की ध्वनि उत्पन्न हुई, जो हेडफोन के बिना भी पूरी तरह से सुनी जा सकती थी।

इस नवाचार की कुंजी यह है कि ध्वनि केवल वहीं उत्पन्न होती है जहां दो किरणें एक दूसरे को काटती हैं, जिससे किरणों को मौन रखते हुए ऑडियो को एक सटीक बिंदु पर भेजना संभव हो जाता है।

टीम ने प्रदर्शित किया कि किरणों में से किसी एक की आवृत्ति में परिवर्तन करके, वे 125 हर्ट्ज से 4 किलोहर्ट्ज तक की रेंज में, छह सप्तकों तक की श्रव्य ध्वनि उत्पन्न कर सकते हैं। यह सिर्फ साधारण स्वर नहीं है: शोधकर्ताओं ने यहां तक ​​कि "हेललूया कोरस" के 9 सेकंड को प्रसारित करने में भी कामयाबी हासिल की मसीहा हैंडेल द्वारा।

हेडफोन-मुक्त ऑडियो, विरूपण और भविष्य की संभावनाएं

बेशक, इस तकनीक की अभी भी सीमाएं हैं। झोंग उन्होंने स्वीकार किया कि किरणों के बीच परस्पर क्रिया से विकृतियां उत्पन्न हो सकती हैं, जिससे ऑडियो सिग्नल की गुणवत्ता प्रभावित हो सकती है। हालांकि, टीम आशावादी है कि इन समस्याओं को उन्नत सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीकों का उपयोग करके हल किया जा सकता है, जिसमें डीप लर्निंग एल्गोरिदम भी शामिल है जो विकृतियों की स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति कर सकता है।

एक अन्य चुनौती स्व-झुकने वाली किरणों के निश्चित प्रक्षेप पथ से संबंधित है, जिसमें बाधाओं से बचने के लिए ध्वनि स्रोत की सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है। लेकिन यहां भी, वैज्ञानिक पहले से ही पुनर्संयोज्य किरणों पर काम कर रहे हैं जो अपने परिवेश के साथ गतिशील रूप से अनुकूलन कर सकती हैं।

संभावित अनुप्रयोग अनेक हैं: हेडफोन के बिना संग्रहालयों में ऑडियो टूर, कारों में कस्टम ध्वनि क्षेत्र (प्रत्येक यात्री अपना संगीत सुनता है), गोपनीय संचार के लिए स्थान, तथा स्थानीय शोर निवारण भी। मुझे पूरा विश्वास है कि यह एक ऐसी तकनीक है जो सार्वजनिक स्थानों पर हमारे ध्वनि अनुभव को पूरी तरह से बदल देगी, तथा अंततः हमें हेडफोन के "अत्याचार" से मुक्ति दिलाएगी।