Addio alle cuffie in ufficio? Il nuovo altoparlante che indirizza il suono verso una sola persona
Ascoltare musica, seguire una videoconferenza o guardare un film senza indossare cuffie e senza trasformare l’ambiente circostante in una fonte di rumore potrebbe diventare una possibilità concreta. È questa la prospettiva aperta da MiPAL, un nuovo sistema audio sviluppato dai ricercatori della Pohang University of Science and Technology (POSTECH), in Corea del Sud, con l’obiettivo di rendere il suono molto più selettivo rispetto a quello prodotto dai tradizionali altoparlanti.
Questa nuova tecnologia non trasmette letteralmente il suono direttamente nel cervello, come potrebbe suggerire una lettura sensazionalistica della notizia, ma utilizza particolari strutture acustiche per concentrare il segnale verso una persona specifica, limitando al tempo stesso la quantità di audio che raggiunge chi si trova nelle immediate vicinanze. Un principio che potrebbe avere applicazioni interessanti proprio negli ambienti in cui la privacy sonora rappresenta un problema quotidiano: uffici condivisi, aerei, treni, musei e altri spazi pubblici.
Perché è così difficile indirizzare il suono verso una sola persona?
Il problema affrontato dai ricercatori parte da una caratteristica fondamentale delle onde sonore. A differenza della luce, che può essere facilmente concentrata e orientata attraverso sistemi ottici, il suono tende a propagarsi in più direzioni e può riflettersi sulle superfici presenti nell’ambiente. Ottenere quindi un fascio acustico sufficientemente preciso da raggiungere un singolo ascoltatore, lasciando quasi indisturbata la persona seduta accanto, richiede una notevole capacità di controllo della propagazione delle onde.
Esistono già sistemi di audio direzionale capaci di ottenere risultati simili. Gli altoparlanti parametrici, per esempio, sfruttano generalmente numerosi piccoli emettitori a ultrasuoni per creare un fascio estremamente concentrato. Il limite è rappresentato dalla complessità : utilizzare centinaia di elementi significa aumentare dimensioni, costi e difficoltà di progettazione. Le soluzioni basate su un singolo trasduttore sono invece più semplici, ma possono generare vibrazioni indesiderate e, di conseguenza, una maggiore dispersione del segnale verso i lati. È proprio in questo spazio tecnologico che si inserisce MiPAL.
Come funziona il sistema MiPAL?
La soluzione sviluppata a POSTECH combina ultrasuoni, metamateriali acustici e strutture elastiche all’interno di un unico dispositivo. Il sistema utilizza ultrasuoni modulati con informazioni appartenenti alla banda udibile e sfrutta il comportamento non lineare del suono durante la propagazione nell’aria. In questo modo è possibile creare un fascio acustico più stretto e indirizzarlo verso una zona determinata dello spazio.
La parte più innovativa riguarda però l’integrazione di due differenti tipologie di metamateriali. Nella parte anteriore del dispositivo è presente una metasuperficie acustica, progettata per comportarsi in modo simile a una lente e concentrare le onde ultrasoniche in una direzione precisa. Sul lato posteriore sono invece collocate strutture elastiche che hanno il compito di attenuare le vibrazioni indesiderate generate dal funzionamento del trasduttore. È un dettaglio tutt’altro che secondario, perché proprio queste vibrazioni possono contribuire alla dispersione del suono al di fuori dell’area che si intende raggiungere.
L’idea, in sostanza, non è semplicemente rendere l’altoparlante più potente, ma controllare meglio dove il suono va e dove non deve andare. È questa differenza a rendere il progetto particolarmente interessante: la ricerca cerca di ottenere una maggiore precisione attraverso la progettazione fisica del dispositivo, anziché affidarsi soltanto a un numero crescente di componenti elettronici.
Quale qualità audio può offrire un altoparlante così direzionale?
Secondo le prove descritte dai ricercatori, MiPAL è stato progettato per trasmettere audio in una gamma compresa tra 500 Hz e 10 kHz, un intervallo che copre una parte significativa delle frequenze normalmente percepite dall’orecchio umano e che comprende più di quattro ottave. Per verificare concretamente il comportamento del sistema, il gruppo di ricerca ha simulato anche situazioni ispirate agli interni degli aerei, utilizzando segnali provenienti da trasmissioni reali e contenuti musicali.
I test hanno evidenziato un miglioramento del controllo direzionale ottenuto grazie all’integrazione delle strutture elastiche. L’obiettivo era concentrare l’esperienza sonora sul passeggero selezionato, riducendo contemporaneamente il segnale percepibile dalla persona seduta accanto. Non significa che l’ascoltatore vicino non possa sentire assolutamente nulla in qualsiasi condizione: la tecnologia punta a ridurre le fughe acustiche, non a creare una barriera sonora perfetta. Ambiente, posizione, distanza e caratteristiche del contenuto audio continuano infatti a influenzare il risultato.
Potrebbe davvero sostituire le cuffie su aerei e treni?
È probabilmente questa l’applicazione più suggestiva del progetto. Immaginare un aereo nel quale ogni passeggero possa selezionare un film, ascoltare musica o ricevere comunicazioni personalizzate senza dover indossare cuffie rappresenta uno scenario interessante per il settore dell’intrattenimento a bordo. Lo stesso principio potrebbe essere applicato sui treni, nelle sale d’attesa o negli uffici open space, dove la presenza contemporanea di molte persone rende difficile utilizzare altoparlanti tradizionali senza creare sovrapposizione di contenuti.
Il vantaggio non riguarderebbe soltanto il comfort. Eliminare la necessità di indossare un dispositivo sulle orecchie potrebbe rendere alcune esperienze più immediate e accessibili, soprattutto quando l’utente deve contemporaneamente interagire con l’ambiente circostante. Allo stesso tempo, però, il passaggio da un prototipo di ricerca a un prodotto commerciale richiederebbe ulteriori verifiche su qualità audio, precisione del fascio, consumi, costi di produzione e comportamento in ambienti reali.
Dove potrebbe essere utilizzata questa tecnologia oltre ai trasporti?
Le possibilità non si limitano all’intrattenimento personale. Un campo particolarmente interessante potrebbe essere quello dei musei e degli spazi espositivi. Un visitatore fermo davanti a un’opera potrebbe ricevere una spiegazione audio senza dover utilizzare cuffie e senza disturbare le altre persone presenti nella sala. Sistemi analoghi potrebbero essere utilizzati anche per fornire informazioni differenti a visitatori che si trovano davanti a installazioni diverse.
Un’altra caratteristica significativa riguarda la produzione. Le strutture modulari impiegate nel progetto possono essere realizzate attraverso stampa 3D, offrendo una certa flessibilità nella modifica dei parametri geometrici. La possibilità di adattare rapidamente elementi come la distanza tra gli ascoltatori, l’angolo del fascio o altre condizioni operative potrebbe facilitare la progettazione di dispositivi destinati a contesti differenti.
Il professor Junsuk Rho, tra i responsabili della ricerca, ha sottolineato proprio l’importanza di aver progettato metamateriali e dispositivo ultrasonico come un unico sistema. L’ambizione del gruppo è superare alcune delle limitazioni che finora hanno confinato i metamateriali acustici ed elastici soprattutto alla fase sperimentale, dimostrando invece come possano essere integrati in un dispositivo funzionale.
La vera novità di MiPAL, dunque, non sta nella promessa di eliminare magicamente le cuffie, ma nella possibilità di rendere il suono personale sempre più simile a un’esperienza privata senza un dispositivo indossabile. Se questa tecnologia riuscirà a mantenere in applicazioni commerciali il livello di direzionalità ottenuto nei test, potrebbe aprire una nuova strada nell’audio personale: non più necessariamente un altoparlante che tutti possono ascoltare o una cuffia che isola completamente l’utente, ma una terza soluzione capace di indirizzare il contenuto proprio verso chi deve ascoltarlo.
