Hãy tưởng tượng bạn có thể nghe nhạc, podcast hoặc cuộc gọi cá nhân một cách rõ ràng mà không cần đeo tai nghe, đồng thời không làm phiền bất kỳ ai xung quanh. Không viễn tưởng nữa – công nghệ này đang dần thành hình nhờ công trình của nhóm nghiên cứu tại Đại học Penn State, do Giáo sư âm học Yun Jing dẫn đầu.
Họ gọi nó là “audible enclave” – vùng âm thanh riêng tư, nơi âm thanh chỉ xuất hiện ở một điểm chính xác trong không gian. Cách tiếp cận mới này sử dụng sóng siêu âm – vốn không thể nghe được bằng tai người – kết hợp với một cấu trúc đặc biệt gọi là acoustic metasurface. Đây là các thấu kính âm thanh siêu nhỏ, được thiết kế để bẻ cong và định hướng sóng âm chính xác như ánh sáng qua thấu kính.
Hai chùm sóng siêu âm với tần số khác nhau được bắn đi theo đường cong, gặp nhau tại một điểm duy nhất. Tại điểm giao thoa này, một phản ứng cục bộ xảy ra, biến sóng siêu âm thành âm thanh mà con người có thể nghe được. Điều kỳ diệu là chỉ tại điểm này âm thanh mới hiện hữu, còn ngoài ra – im lặng tuyệt đối.
Để thử nghiệm, nhóm sử dụng mô hình giả đầu và thân người với micro gắn trong tai, mô phỏng phản ứng của con người khi tiếp nhận âm thanh. Kết quả rất rõ ràng: âm thanh chỉ nghe được ở đúng điểm giao nhau của hai chùm sóng.
Một điểm nổi bật của công nghệ này là dải tần hoạt động rộng – từ 125 Hz đến 4 kHz, đủ bao phủ hầu hết các âm thanh thường ngày. Hơn nữa, dù trong phòng kín hay không gian có tiếng vọng, hệ thống vẫn giữ được hiệu quả cao. Đáng ngạc nhiên, toàn bộ thiết bị chỉ lớn bằng… hộp bút chì – khoảng 16 cm.
Jia-Xin “Jay” Zhong, một trong những thành viên dự án, mô tả phát minh này như “một tai nghe ảo”. Điều đó có nghĩa là bạn có thể đứng trong vùng “enclave” và tận hưởng âm thanh riêng tư, trong khi người đứng ngay bên cạnh hoàn toàn không nghe thấy gì. Ứng dụng của nó là vô tận: trong xe hơi, lớp học, văn phòng mở hay thậm chí là không gian công cộng.
Hiện tại, âm thanh có thể truyền tới khoảng cách 1 mét với âm lượng khoảng 60 decibel – tương đương giọng nói bình thường. Nhóm nghiên cứu tin rằng việc tăng cường công suất siêu âm có thể mở rộng cả khoảng cách lẫn độ lớn âm thanh.
Dù mới trong giai đoạn thử nghiệm, công nghệ này đã vẽ nên một tương lai mới cho ngành âm thanh – nơi tai nghe không còn là vật bất ly thân, và âm thanh được điều hướng như ánh sáng, chính xác và riêng tư.
