Направленность любого источника зависит от размеров самого источника в зависимости от длины волны, создаваемой источником. Длина волны слышимого диапазона составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров, и так как эти волны соизмеримы с размерами самой колонки, звук распространяется всенаправлено. Только создание источников звука, по размерам превосходящих длину волны может привести к созданию направленного звучания.

Иными словами громкоговоритель диаметром в 20 метров никого не устраивает.

Для создания направленного звукового луча от небольшого источника система Audio Spotlight использует ультразвук.

Длина волны ультразвукового излучения составляет всего несколько миллиметров, то есть оно много меньше источника излучения, и поэтому распространяется очень узким лучом и в итоге получаем « «.

Конечно, сам по себе ультразвук не воспринимается человеческим ухом. Но при прохождении ультразвукового луча нелинейные свойства воздуха меняют его свойства. Внесение предыскажений, формирование нужного ультразвукового луча и использование нелинейных свойств воздуха позволяют получить требуемый .

Отметим, что источником звука является не само устройство, которое вы видите, а невидимый луч ультразвукового излучения, который может распространяться на много метров вперед. Поэтому полученный направленный аудио звук распространяется узконаправленно как луч света.

Сама идея использования высокочастотных волн для получения низкочастотных сигналов впервые была предложена физиками и математиками, разрабатывающими технику для подводной гидролокации более сорока лет назад. За последние несколько десятков лет многие пытались использовать эту технологию для получения направленного аудио звука и терпели неудачу. И только упорная работа математиков и физиков привела к созданию системы направленного звука Audio Spotlight, которая до сих пор является единственной в своем роде, обеспечивающей низкий уровень искажений и высокий уровень качества звучания.

Технология использования нелинейного взаимодействия высокочастотных волн для получения низкочастотных волн впервые была разработана учеными при создании техники для подводной гидролокации в 60-х годах. Эти ранние исследования заложили базисные знания по данной проблеме, в результате которых была разработана инновационный гидролокатор с большой направленностью, который сегодня мы называем параметрическим массивом.

В 1975 году появились первые публикации, подтверждающие существование этих нелинейных эффектов. И хотя ученым еще не удалось создать устройства направленного излучения, появились первые предположения, что это возможно.

За последние два десятилетия несколько крупных компаний, включая Matsushita (Panasonic), NC Denon и Ricoh, предпринимали попытки создания громкоговорителей, основанных на этих принципах. Они даже достигли определенных успехов, но проблемы с ценой, крайне большими искажениями поставили крест на данных разработках.

В конце 90-х выпускник Northwestern University Джозеф Помпей основал ‘3D Audio’. Он решил использовать идеи о создании громкоговорителей на основе применения ультразвука. Проведенные исследования позволили расширить знания в этой области. Тщательный математический анализ и фундаментальные знания в области физики позволили ему стать первому, и на сегодняшний день единственному, создателю системы высококачественного направленного звука Audio Spotlight .

Аудиосистему с направленным звучанием, предназначенную для массового рынка. Это акустическая колонка, звук от которой слышит его лишь один человек в комнате, как если бы он надел наушники.

Рассказываем, как это работает и где уже применяют такие технологии.

Что такое системы направленного звука

Такие системы отличаются от обычных колонок тем, что формируют узкий аудиопоток, который слышен лишь перед ней. Первые динамики направленного звука появились в конце 80-х годов.

Конструкция была достаточно примитивной. Они представляли собой обычные динамики, повешенные под потолком, которые окружал пластиковый купол. Звук отражался от внутренней поверхности купола и был слышен лишь человеку, стоящему непосредственно под устройством.

В 90-х появилась другая технология, в которой используется ультразвук. В этом случае колонка с помощью пьезоэлектрических преобразователей излучает звук, частота которого находится за пределами диапазона слышимости человека. Но по мере распространения звуковых волн в воздухе происходит проявление слышимых частот (из-за нелинейных эффектов).

У этих систем есть серьезный недостаток. Они рассчитаны на то, что слушатель стоит на одном месте - часто колонки размещают на потолке, а звук концентрируется в точке под ними.

Как решили эту проблему

Решили эту проблему инженеры израильского стартапа Noveto. Их система направленного звука умеет передавать звук слушателю вне зависимости от его местоположения в помещении.

Акустическая колонка имеет 3D-сенсоры, которые отслеживают положение головы пользователя. После этого система сама рассчитывает, в каком направлении и под каким углом следует посылать звуковые волны (в этом случае также используется ультразвук). В результате на ушах пользователя как бы образуются «виртуальные наушники» - небольшие области, в которых слышна музыка.

Сенсоры реагируют на движения слушателя и перемещают звуковой поток, если человек поворачивает голову или садится на другое место. При этом система способна распознавать нескольких сидящих рядом людей и каждому посылать персональный аудиопоток разной громкости.

Демонстрацию работы технологии можно посмотреть в этом видео от CNBC:

Сейчас система Noveto находится на этапе разработки, поэтому у него есть определенные недостатки. Например, если повернуться к колонке одним ухом, то звук будет поступать только в него (очевидно, система просто «не видит» второе ухо). Однако, по словам представителей компании, это можно исправить, если разместить дополнительную аудиосистему на потолке.

Другой момент, над которым также ведется работа, - качество звучания. Как пишут журналисты из Business Insider, колонки Noveto пока воспроизводят аудио с искажениями. Плюс такие системы, из-за особенностей реализации, плохо проигрывают низкие частоты. Генеральный директор стартапа говорит , что со временем качество звучания системы будет существенно улучшено.

Где технологию будут применять

Сейчас системы направленного звука нечасто встречаются в повседневной жизни. В основном их используют в музеях или на выставках. Посетители могут слушать лекции электронных гидов и не мешать другим. Иногда такие системы можно найти в магазинах около полок с рекламируемым товаром. Такие технологии также используют в банках. Например, в некоторых отделениях Сбербанка установили терминалы для видеоконсультаций с колонками направленного звука.

Ожидается, что с появлением компактных систем, аналогичных устройствам Noveto, направленный звук станет более привычной технологией. И наиболее перспективными областями её применения видятся аудиосистемы для офисов и автомобилей.

В офисе системами направленного звука можно оборудовать комнаты для видеоконференций или рабочие места сотрудников, которые вынуждены проводить в наушниках большую часть дня. Это диспетчеры или операторы колл-центров.

Фото Bryce Johnson /

В автомобилях направленный звук может использовать водитель, чтобы ответить на звонок, или пассажиры, которые хотят послушать музыку и не отвлекать человека за рулем. В частности, Noveto уже заключили сделку с компанией SEAT, которая протестирует новую аудиосистему в своих авто.

Кто еще разрабатывает подобные системы

Направленный звук заинтересовал и другие автомобильные компании, помимо SEAT. Hyundai и KIA работают над системой «раздельных звуковых зон» (Separated Sound Zone). Каждое место в автомобиле будет оборудовано отдельной направленной колонкой, поэтому все пассажиры смогут слушать разную музыку или подкасты и не мешать друг другу.

Аналогичные аудиосистемы планирует внедрить и Renault. Компания инвестировала в стартап Akoustic Arts, который занимается разработкой «персональных» колонок.

На выставке CES 2018 одновременно с системой Noveto была представлена компактная колонка направленного звука S-Ray от Samsung. Это устройство помещается на ладони, и его можно подключать к смартфону. Колонку создали в творческой лаборатории Samsung C-Lab, и пока готов только первый прототип устройства.

Несмотря на свой потенциал и заявления CEO Noveto, технология направленного звука еще долгое время не заменит наушники. Хотя бы потому что все эти проекты находятся на ранних этапах своего развития. Однако у технологии есть потенциал, и, возможно, в будущем она сумеет проявить себя в самых разных сферах нашей жизни.

P.S. Больше об аудиотехнологиях, звуке и музыке - в нашем Telegram-канале :

Космическое звучание Континуума Хакена
Наш рейтинг наушников
Гид для новичка: что важно знать про амбушюры наушников
Наш гид покупателя: полочные колонки vs напольные

Всегда считалось, что мой дом является моей крепостью. Однако, появляются моменты, когда попросту находится в собственной квартире невозможно.

Доставлять неудобства может многое: шумные ремонтные работы в соседней квартире, очень громкая музыка и, естественно, пьяный дебош сверху каждую ночь на протяжении длительного периода времени.

Шум, который продолжается круглые сутки, заставляет сразу же искать хоть какое-нибудь решение о его устранении. Однако, не каждому известно, как побороть шумных соседей.

В Федеральном законе говорится, что уровень шума не должен превышать 40 дБ в период с семи часов утра до одиннадцати часов вечера, а вот ночью эта цифра не должна выходить за рамки 30 дБ.

Если брать хоть какое-то сравнение, то все звуки должны быть в три раза тише автомобильной сигнализации. Но все же не стоит забывать, что в каждом регионе могут быть внесены поправки в данный закон.

Если же нормы нарушаются пользователями жилых помещений, все действия со стороны недобросовестных соседей переходят в разряд административного нарушения.

Однако, случается, что в то время, как существуют законы они, к сожалению, не выполняются. В таком случае есть пара вариантов для решения проблемы.

Когда помехой является очень громкая музыка, можно постараться договориться мирным путем. Этот способ, несомненно, считается самым лучшим в тот момент, если все участники данного конфликта находятся в адекватном состоянии.

Можно пояснить, что у вас в квартире есть ребенок малого возраста и днем ему надо отдыхать, а вот вечером он должен лечь спасть в девять. Можно пойти на компромисс и понять друг друга.

В том случае, когда мирные переговоры так и не пошли на пользу, можно пойти к участковому, которому положено разобраться в данной ситуации по просьбе заявителя. Если же в соседской квартире происходит пьяный дебош, то лучше всего не лезть в него, так как есть возможность пострадать. В данном случае должны вмешаться органы правопорядка, которые сразу приедут на место по вызову и устранят конфликт.

Соседи делают ремонт

Все ремонтные работы, являются отдельной темой. Проводя работы с использованием дрели человек честно думает, что ничего плохого он не делает, так как время рабочее, а значит и закон не нарушается.

Но в некоторых случаях такого рода шум может потревожить и старушку, у которой разыгралась мигрень и разбудить маленького ребенка. В таком случае пожаловаться нельзя, так как закон на самом деле не нарушен.

Если человек воспитанный, то вы самостоятельно можете решить вопрос о времени проведения им самых шумных ремонтных работ, что даст возможность на этот период времени пойти с ребенком гулять или же не ложиться спать в данное время, а попросту его перенести.

Просьба о помощи

Так что же делать, если шум продолжается, а договориться никак не получается? Следует заметить, что приход участкового зачастую попросту не дает тех результатов, что хотелось бы. Очень часто данный момент зависит от того, насколько процветает коррупция на данном участке и, конечно же, от личности нарушителя.

В том случае, когда участковый не предпринимает никаких мер по заявлению или же ничего не меняется после его прихода, следует обращаться напрямую в прокуратуру, которая следит за тем, как соблюдаются законы. Там обязательно должны разобраться и ответ вам придет в письменном виде.

Если же и тут не помогли, тогда остается только суд. Если подается исковое заявление, то должны быть весомые доказательства того, что вам действительно невозможно отдохнуть в своей квартире из-за шумных соседей.

Как повлияет запрос в ЖЭС?

Есть еще одна инстанция в которую можно обратиться с жалобой на особо шумных соседей сверху, которым так и хочется насолить. Туда следует обращаться в том случае, если действительно не происходит никаких противоправных действий, которыми является дебош.

К примеру, постоянно где-то лает собака или же просто громкая музыка у соседа сверху. В данных случаях допустимо обращение в ЖЭС. Как правило, сотрудники такого учреждения говорят о том, что возможно провести какую-то беседу, однако не факт, что им откроют квартиру. Поэтому проще позвонить в полицию.

Однако и сотрудники полиции не спешат на помощь, так как их позиция выезда настроена только на противоправные действия, а громкая музыка это работа ЖЭСа. И вот когда круг замкнут, следует думать об альтернативных методах.

Бывают исключения

В законе о тишине есть пункты, на которые могут не распространяться ограничения во времени.

Не входят такие пункты, как:

• Плачет маленький заболевший ребенок;
• Мяукает кот или же лает собака;
• Звонят в церкви колокола;
• Проведение мероприятий и праздников на улице;
• Спасательные или аварийные работы, сопровождающиеся шумом.

Последствия для нарушителей

После того, как было предъявлено первое предупреждение, а эффекта не последовало, далее предусматривается административный штраф. Его величина будет зависеть только напрямую от того, кто послужил поводом для беспокойства – физическое лицо или юридическое.

В дополнении закона говорится, что могут быть привлечены к выплате штрафа и те, кто любит поставить усилитель на балкон. В законе есть четкие критерии нарушения тишины, за которые придется заплатить штраф:

1. Работы строительные и ремонтные ночью;
2. Использование пиротехники и фейерверков;
3. Прослушивание громкой музыки при применении усилителей;
4. Свист, громкие крики и другое.

Самостоятельная помощь

В том случае, когда никакие методы уже не помогают бороться с шумными соседями, можно попросту сделать ремонт, применяя материалы имеющие повышенные звукоизолирующие свойства.

Однако, это не всегда является выходом. Да и дело достаточно хлопотное. Можно попробовать применить инфразвук.

Что такое инфразвук?

Инфразвуком принято называть упругие волны, которые являются аналогами звуковых, но обладающие более низкими частотами, которые не слышит человек. Верхняя граница диапазона инфразвука является 16-25 Гц.

До сих пор не выявлена нижняя граница. На самом деле инфразвук присутствует во всем: и в атмосфере и в лесах и даже в воде.

Действия инфразвука

Инфразвуковые действия происходят за счет резонанса, который является частотой колебания большого количества процессов в организме. Альфа, бета и дельта-ритмы мозга тоже происходят на чистоте инфразвука, как, в принципе, и биение сердца.

Инфразвуковые колебания могут совпадать с колебаниями в теле. Впоследствии последние усиливаются, за счет чего происходит сбой работы какого-то органа. Может дело дойти не только до травмы, но также и до разрыва.

Частота колебаний в человеческом организме варьируется от 8 до 15 герц. В то время, когда на человека происходит воздействие звуковым излучением, все физические колебания могут попасть в резонанс, а вот амплитуда микросудорог увеличится во много раз.

Естественно, ощущение того, что воздействует, человек не сумеет понять, ведь звука не слышно. Однако присутствует некое состояние тревожности. Если же происходит крайне длительное и активное воздействие особого звука на весь человеческий орган, то происходят разрывы внутренних сосудов, а также капилляров.

Тайфун, землетрясение и вулканическое извержение излучают частоту в 7-13 герц, что дает призыв человеку быстро ретироваться с места, где происходят бедствия. Инфразвук и ультразвук очень легко может довести человека до самоубийства.

Очень опасным промежутком звука является частота в 6-9 герц. Очень сильные психотронные эффекты более всего оказываются на частоте в 7 герц, которая является аналогичной природному колебанию мозга.

В такой момент любая работа умственного характера попросту становится невозможной, так как есть ощущение того, что голова в любой момент может «лопнуть, как арбуз». Если же идет не сильное воздействие, тогда просто звенит в ушах и появляется чувство тошноты, ухудшается зрение и человек поддается безотчетному страху.

Звук, который имеет среднюю интенсивность, может расстроит пищеварительные органы, мозг, породить паралич слепоту и общую слабость. Сильное воздействие повреждает или же полностью приводит к остановке сердца.

Ультразвуковой излучатель

Можно самостоятельно соорудить инфразвуковой излучатель, который не будет приносить никакого вреда человеческому организму, однако нежелательное соседство станет менее шумным после его применения.

Конструкция ультразвука

Схема такова: самый простой генератор для создания колебаний запускается от катушки, которая имеется в динамике для звука. Реле необходимо для запуска конденсатора. Если подтолкнуть динамик для подачи звука и вовсе отключится.

Далее схема начинает работу на резонансной частоте катушки. Также нужны транзисторы, которые будут низкочастотными и выдавать определенную мощность звука. В качестве питания применяется девятивольтный бэпэшник от нерабочего модема.

Резисторы R2 и R4, являются регуляторами громкости. Схема производит работу на маятниковом резонансе. Однако вся электрика берет примерно два ватта, а вот на выходе около двадцати, поэтому динамик без них никак не работает.

Подойдет любой звуковой динамик НЧ. Обязательное условие – ставить в корпусе, так как в таком случае исключается акустическое «короткое замыкание». В виде корпуса прекрасно подходит кастрюля. У динамика для звука, при использовании электоролобзика, спиливаются уши, затем он втыкается в ведро и по периметру склеивается «моментом».

Настройка инфразвукового устройства

Изначально вся система собирается на столе и целиком проверяется вся электрика. Изначально это надо сделать без утяжелителя. После включения, динамик должен начать гудеть на частоте резонанса.

Если же сразу не выходит, стоит поработать с емкостью конденсатора. Затем собирается весь прибор в кастрюлю, проклеиваются «моментом» все щели между динамиком и корпусом, а потом следует промазать клеем спираль утяжелителя и на него же приклеить к диффузору динамика для звука.

Если же нет возможности найти нормальный чистомер, следует настроить частоту ультразвука в 13 Гц при использовании осциллографа и генератора НЧ по фигуре Лиссажу. Затем включается питание для проверки на несколько секунд, чтобы посмотреть, что получилось. Далее прибор выключается и начинается обрезание спиральки утяжелителя до того, пока не получится двойной Лиссажу.

Средство для направления - рупор - изобретено еще до нашей эры. Оно не усиливает звук, а лишь концентрирует его, подобно тому, как концентрирует свет параболический отражатель. Чтобы сделать рупор, изготовьте из любого легкого листового материала полый усеченный конус, имеющий длину около 300 мм, малый диаметр порядка 30 мм, а большой - порядка 200 мм. Для удобства использования снабдите его ручкой. Такой простейший прибор хотя и не сравнится по эффективности с , но пригодится руководителю турпохода, вожатому в лагере, тренеру.

Аналогично тому, как один и тот же объектив может работать в составе как проектора, так и телескопа, один и тот же рупор может использоваться и для направления звука, и для его улавливания. Прислоните малое отверстие приспособления не ко рту, а к уху, после чего направьте на источник тихого звука, и вы услышите его значительно отчетливее.

Повысить эффективность рупора можно только увеличением его размера. От этого он становится громоздким. Чтобы этого избежать, сделайте прибор изогнутым. Такие рупоры, подчас встроенные в кресла, в прошлом использовали в качестве примитивных слуховых аппаратов. Действовали они эффективно, но не были переносными. Также изогнутые рупоры являются неотъемлемыми атрибутами старых граммофонов.

Попробуйте прислонить к малому отверстию рупора подходящего размера. Тем, кто находится по бокам, покажется, что звук стал тише, зато те, кто расположился напротив большого отверстия, почувствуют увеличение громкости. Это тоже не усиление, а лишь перераспределение энергии в пространстве. В первых рупорных громкоговорителях также применялись изогнутые трубки - такое решение применяют иногда и сейчас, но в декоративных целях. Чаще же встречаются громкоговорители со свернутыми рупорами. Такое устройство состоит из громкоговорителя с малым рупором, направленным внутрь большого. Последний, в свою очередь, направляется на слушателя. Приглядитесь к мегафону, громкоговорителю на столбе, полицейском автомобиле и вы увидите именно такую конструкцию.

Но направить звук можно не только при помощи крупного рупора. Явление биений между колебаниями наблюдается в отношении как электромагнитных, так и механических волн. Для направления ультразвука потребуется рупор значительно меньших размеров, чем для направления слышимого звука. Представьте себе два направленных в одну точку ультразвуковых излучателя, один из которых работает на частоте в 30000 Гц, а второй - на частоте в 30500 Гц. Тогда за счет биений человек, находящийся в этой точке, услышит звук с разностной частотой в 500 Гц. Если вы разбираетесь в электронике, попробуйте повторить этот опыт, используя генераторы и пьезоэлектрические излучатели мощностью не более 10 милливатт.

Компания VidaVision предлагает различные системы направленного звучания

Они созданы на базе самых передовых достижений и придают звуку новое качество - локализованность.

Преимущества направленного звука:

• Есть возможность озвучивать одну или несколько зон в помещении, сохранив тишину в целом.
• Расстояние между озвучиваемыми зонами - от 1 метра без ущерба для звуковой картины.
• Различные варианты оформления - от незаметных на фоне потолка и стен, до футуристических "куполов".
• Широкий выбор по зоне звучания и высоте крепления.

Подводные динамики.

Подводная колонки основаны на принципах «тактильного звука», это позволяет слушать музыку под водой. Благодаря необычной технологии, не возникает искажений звука, как если бы вы пытались из под воды слушать колонки, которые находятся на суше.

Подводные колонки - это:

• Очень четкое звучание под водой.--
• Простота установки в любой бассейн.
• Применяется для подготовки спортсменов, водной терапии, в частных бассейнах.

В середине 90х годов появились первые образцы подводных колонок, как результат использования технологий тактильного звучания для передачи слуховой информации в диапазоне 1Гц-800Гц в водной среде. Такие динамики нашли себе многочисленные сферы применения, от частных бассейнов, до подготовки спортсменов- синхронистов и пловцов. Благодаря тому, что подводные динамики легко устанавливаются в бассейне в стандартную световую нишу, либо просто опускаются в воду на тросе, чистый и четкий звук под водой стал доступен всем обладателям бассейнов. В особенности, подводные динамики востребованы теми, кто использует бассейн регулярно - для плавания, развлечения гостей и просто отдыха. Где применяются подводные колонки:

• Тренировочные бассейны.
• Различные престижные курорты.
• Олимпийский тренировочный центр.
• Частные бассейны.
• Тренировка команд синхронного плавания.
• Морские биологические исследования.
• Для взаимодействия военных водолазов.
• Тренировка морских животных.

Среди производителей подводной акустики наиболее качественные и интересные решения предлагают AQUASONIC, RealSound, CLARK SYNTHESIS tactile sound.

Скрытое озвучивание.

Solid Drive является миниатюрным звуковым преобразователем класса системы скрытого озвучивания, передающим акустическую энергию поверхности, преобразовывая в источник качественного звука любой предмет. Стеклянные витрины магазина превращаются в один большой динамик, что позволяет привлекать покупателей, передавая звук через стекло и не прибегая к сложной установке акустических систем.

В Solid Drive использована технология применения мощных неодимовых магнитов, а также парных симметрично расположенных моторов, предназначенных для превращения звука в сильные вибрации, которые в свою очередь передаются твердым поверхностям. Устройство способно любую твердую поверхность превратить в динамик. Имеется возможность строгого ограничения озвучиваемой области пространства, возможность использования в качестве стерео и моно излучателя при помощи двух встроенных выпуклых алюминиевых1”микро излучателей.

Интерьерная акустика.

Так же готовы предложить интерьерную скрытую акустику Amina Technologies. Продукцию компании возможно полностью спрятать от глаз, зашпаклевать, покрасить или наклеить обоями. И ваши стены запоют в прямом смысле слова.

Всепогодные колонки.

Всепогодные дизайнерские колонки с хорошим звучанием для применения на открытом пространстве - результат более чем семидесятипятилетней совместной работы инженеров-акустиков, художников, и звуковых дизайнеров. Результатом этой работы стало самое надежное и самое погодостойкое профессиональное звуковое оборудование класса hi-end: колонки в виде камней, цветочных горшков и даже кокосовой пальмы.

Такие колонки применяются для:

• Ландшафтного дизайна
• Частных домов
• Отелей
• Оформления парковых зон

При выборе качественной и надежной всепогодной акустики стоит обратить внимание на продукцию компаний B&W, Speaker Craft, Acoustic Energy, Monitor Audio.

Тактильный звук.

Особенности Tactile sound:

• Tactile Sound позволяет почувствовать звук всем телом.
• Широкодиапазонный звук от 20Гц, до 17кГц позволяет почувствовать все оттенки, а не просто сотрясать всё вокруг.
• Tactile Sound опробован в российских кинотеатрах и музеях, его эффект был отмечен, как удивительный.
• Эффект тактильного звука достигается не за счет громкости.
• Постота установки в кресло, под пол, или настил.

Система Tactile Sound пользуется наибольшим спросом, как дополнение к домашним кинотеатрам и игровым системам. С Tactile Sound, посетители Музея палеонтологии не забудут, как, содрогая землю, мимо них прошел гигантский ящер, а курсанты, сидя за боевым симулятором, полностью погрузятся в атмосферу боевых действий.Технология. Solid Drive ™ создан на основе патентованной технологии, использующей очень мощные неодимовые магниты и парные симметрично расположенные моторы для превращения звукового сигнала в сильные вибрации, передающиеся твердым поверхностям при непосредственном контакте. Качественный звук в диапазоне 70Гц-15кГц начинает воспроизводиться всей поверхностью.