如果你可以不戴耳机或耳塞听音乐或播客，而不会打扰你周围的人，那会怎么样？或者在没有其他人听到的情况下在公共场合进行私人谈话？
科学家新发表的研究介绍了一种创建可听“飞地”的方法 —— 与周围环境隔离的局部声音口袋。换句话说，他们开发了一种技术，可以在需要的地方准确地创造声音。
这种发送只能在特定位置听到的声音的能力，将会改变娱乐、通信和空间音频体验。
什么是声音？
声音是一种振动，以波的形式在空气中传播。当物体前后移动、压缩和释放空气分子时，就会产生这些波。
这些振动的频率决定了音高。低频对应低沉的声音，比如低音鼓；高频对应尖锐的声音，比如哨声。
控制声音的传播是很困难的，因为有一种叫做衍射的现象 —— 声波在传播过程中会向外扩散。这种效应对低频声音尤其强烈，因为它们的波长更长，几乎不可能将声音限制在特定区域内。
某些音频技术，如参数阵列扬声器，可以产生针对特定方向的聚焦声束。然而，这些技术仍然会发出声音，当它在空中穿行时，沿着它的整个路径都能听到。
听觉飞地的科学
科学家发现了一种将声音发送给特定听者的新方法：通过自弯曲超声波束和非线性声学的概念。
超声波是指频率高于人类听觉范围或高于20khz的声波。这些声波像普通声波一样在空气中传播，但人们听不到。
由于超声波可以穿透许多材料，并以独特的方式与物体相互作用，因此它被广泛用于医学成像和许多工业应用。
在这项新研究中，科学家使用超声波作为可听到声音的载体。它可以无声地在空间中传输声音 —— 只有在需要的时候才可以听到。他们是怎么做到的？
通常情况下，声波是线性组合的，这意味着它们只是按比例叠加成一个更大的波。然而，当声波足够强烈时，它们可以非线性地相互作用，产生以前不存在的新频率。
这就是他们技术的关键：研究人员使用了两束不同频率的超声波，它们本身完全无声。但当它们在空间中相交时，非线性效应会使它们产生一种新的声波，这种声波的可听频率只有在特定区域才能听到。
最关键的是，科学家设计的超声波束可以自行弯曲。通常情况下，声波沿直线传播，除非有东西阻挡或反射它们。然而，通过使用声学超表面 —— 操纵声波的特殊材料 —— 研究人员可以塑造超声波束，使其在传播过程中弯曲。
与光学透镜弯曲光线的方式类似，声学超表面改变了声波路径的形状。通过精确控制超声波的相位，研究人员创造了弯曲的声音路径，可以绕过障碍物并在特定的目标位置相遇。
起作用的关键现象是所谓的差频产生。当两个频率略有不同的超声波波束，比如40千赫和39.5千赫重叠时，它们会在它们的频率差处产生新的声波 —— 在这种情况下是0.5千赫或500赫兹，这完全在人类听觉范围内。
只有在波束相交的地方才能听到声音。在十字路口之外，超声波保持沉默。
这意味着你可以将音频传送给特定的地点或人，而不会在声音传播过程中打扰其他人。
推进声音控制
创建音频飞地的能力有许多潜在的应用。
音频飞地可以在公共场所实现个性化音频。例如，博物馆可以为不戴耳机的游客提供不同的音频导览，图书馆可以让学生在不打扰他人的情况下学习音频课程。
在汽车里，乘客可以一边听音乐，一边听导航指令。办公室和军事场所也可以从本地化的保密对话语音区中受益。
音频飞地还可以用来消除指定区域的噪音，创造安静的区域，以提高工作场所的注意力，或减少城市的噪音污染。
但是，这可能不会很快变成可以商品化上架销售的东西。例如，我们的技术仍然面临挑战。非线性失真会影响音质。功率效率是另一个问题 —— 将超声波转换成可听的声音需要高强度的场，这可能是能源密集型的。
尽管存在这些障碍，音频飞地仍然呈现出声音控制的根本性转变。通过重新定义声音与空间的相互作用，科学家们为沉浸式、高效和个性化的音频体验开辟了新的可能性。
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