Automobiliuose net ir moderniausios garso sistemos susiduria su problema, kuri trikdo tiek vairuotojus, tiek keleivius. Muzikos kokybė kinta priklausomai nuo to, kurioje vietoje sėdime. Vairuotojui garsas atrodo ryškus, o galiniams keleiviams kur kas prislopintas.
Šis reiškinys ypač pastebimas ilgų kelionių metu, kai keleiviai tikisi vienodai gero klausymo patyrimo. Skirtumai neatsiranda atsitiktinai, juos lemia automobilio konstrukcijos ypatumai. Todėl mokslininkai ilgą laiką ieškojo būdo, kaip suvienodinti garsą visoje kabinoje.
Neseniai tai padaryti pabandė kinų tyrėjų konsorciumas, pasiūlęs netikėtai paprastą idėją. Šis sprendimas pristatytas kaip eksperimentinis prototipas, galintis ateityje visiškai pakeisti garso paskirstymą automobiliuose. Jei tai pasiteisins, klausymosi kokybė taps vienodai gera visiems.
Sudėtinga automobilio geometrija ir garso iššūkiai
Garsiakalbiai natūraliai skleidžia garsą kryptingai, todėl bangos ne visada tolygiai pasiekia visas sėdimas vietas. Automobilio salonas yra pilnas nelygių formų, kuriose garsas atsispindi ir išsikraipo. Sėdynės, konsolė ir kiti paviršiai nuolat trukdo tiesiam bangų keliui.
Ypač problemiškos yra aukštosios dažnių juostos, nes trumpesnės bangos lengviau susiduria su kliūtimis. Vairuotojas sėdi arčiausiai garsiakalbių ir gauna tiksliausią garsą, o galiniai keleiviai išgirsta jau gerokai sumenkintą versiją. Tai sukuria nevienodą klausymo aplinką.
Iki šiol bandyta spręsti tai montuojant daugiau garsiakalbių ar diegiant sudėtingą elektroninį derinimą. Vis dėlto tokie sprendimai gerokai brangina sistemą, todėl ieškota paprastesnio ir efektyvesnio metodo.
Fraktalinė struktūra kaip netikėtas sprendimas
Tyrėjai nusprendė išbandyti fraktalų principu paremtą struktūrą, vadinamą Kocho snaige. Šis geometrinis objektas pasižymi savybe, kai jo kontūrai sudėtingėja, o užimamas plotas išlieka toks pats. Tai suteikia unikalių galimybių bangų sklidimui valdyti.
Sukurtas metamaterijus veikia kaip sumanus garso sklaidytuvas, priverčiantis bangas išsilenkti ir tolygiau pasiskirstyti erdvėje. Jis padidina kraštų difrakciją, todėl garsas ne keliauja viena kryptimi, o plačiau pasklinda aplinkui. Be to, konstrukcija nepraranda kompaktiškumo.
Tokio tipo medžiaga puikiai tinka automobiliams, kuriuose vietos visuomet stinga. Ji gali būti montuojama ant esamų garsiakalbių, nepakeičiant jų dydžio ar bendros konstrukcijos.
Nuo laboratorijos iki realaus automobilio
Sprendimas buvo išbandytas laboratorijoje ir po to realiame automobilyje. Gauti rezultatai parodė aiškų garso slėgio skirtumų sumažėjimą tarp skirtingų sėdynių. Ypač pagerėjo aukštųjų dažnių paskirstymas, kuris anksčiau keldavo daugiausia problemų.
Lauko bandymų metu patvirtinta, kad metamaterijus išlieka stabilus nepaisant vibracijų ar temperatūros svyravimų. Tai rodo, kad technologija yra pasirengusi artėti prie praktinio taikymo. Dėl to tyrėjai jau pradėjo diskusijas su automobilių gamintojais.
Jeigu šie planai bus įgyvendinti, fraktaliniai metamaterijai gali atsirasti serijiniuose automobiliuose per kelerius metus. Tai žada visiškai naują garso patyrimo lygį, vienodą tiek vairuotojui, tiek kiekvienam keleiviui.
