Pat arī vismodernākās automašīnās iebūvētās audiosistēmas saskaras ar problēmu, kas traucē gan vadītājam, gan pasažieriem. Mūzikas kvalitāte būtiski atkarīga no tā, kurā vietā automobilī sēž – vadītāja vietā skaņa šķiet skaidra un detalizēta, kamēr aizmugurē sēdošajiem tā ir daudz blāvāka un pieklusinātāka.
Šī parādība jo īpaši izjūtama garā braucienā, kad pasažieri sagaida vienmērīgi augstas kvalitātes klausīšanās pieredzi. Atšķirības nerodas nejauši – tās ir cieši saistītas ar virsbūves un salonu konstrukciju. Tāpēc zinātnieki jau ilgstoši meklē veidus, kā panākt, lai skaņa automobilī izplatītos pēc iespējas vienmērīgāk.
Nesen šo problēmu mēģināja risināt Ķīnas zinātnieku konsorcijs, piedāvājot pārsteidzoši vienkāršu ideju. Izstrādātais risinājums pagaidām ir prototips izmēģinājuma stadijā, taču tam ir potenciāls pilnībā mainīt skaņas izplatīšanos auto salonā. Ja tehnoloģija sevi attaisnos, klausīšanās pieredze būs vienlīdz laba visiem pasažieriem.
Jums varētu patikt šie:
Sarežģītā salona ģeometrija un skaņas izaicinājumi
Automašīnas skaļruņi skaņu izstaro noteiktā virzienā, tāpēc skaņas viļņi līdz dažādām sēdvietām nonāk nevienmērīgi. Salons ir pilns ar nelīdzenām un sarežģītas formas virsmām, no kurām skaņa atstarojas un tiek sagrozīta. Sēdekļi, centrālā konsoles daļa, durvis un citi interjera elementi nepārtraukti traucē skaņas viļņu tiešajai izplatībai.
Īpaši problemātiskas ir augstākās frekvences, jo īsāka viļņa garuma dēļ tās vieglāk atduras pret šķēršļiem. Vadītājs sēž vistuvāk skaļruņiem un dzird precīzāko skaņu, savukārt aizmugurē sēdošajiem ausis sasniedz jau ievērojami pavājināts un izkropļots signāls. Rezultātā salonā veidojas ļoti nevienmērīga klausīšanās vide.
Līdz šim situāciju centās uzlabot, uzstādot papildu skaļruņus vai izmantojot sarežģītus elektroniskos iestatījumus. Taču šādi risinājumi būtiski sadārdzina sistēmu, tāpēc tika meklēta vienkāršāka un izmaksu ziņā efektīvāka pieeja.
Fraktāļu struktūra kā negaidīts risinājums
Zinātnieki nolēma izmēģināt fraktāļu principā balstītu struktūru, kas pazīstama kā Koha sniegpārsla. Šai ģeometriskajai figūrai raksturīgi, ka tās kontūra kļūst arvien sarežģītāka, taču kopējā aizņemtā platība būtiski nemainās. Šī īpašība paver unikālas iespējas ietekmēt skaņas viļņu izplatīšanos.
Tika izstrādāts īpašs metamateriāls, kas darbojas kā gudrs skaņas difuzors: tas liek skaņas viļņiem lauzties un izkliedēties telpā vienmērīgāk. Pieaug difrakcija gar malām, tādējādi skaņa vairs neizplatās tikai vienā noteiktā virzienā, bet plašāk izklīst apkārtējā telpā. Vienlaikus visa konstrukcija paliek kompakta un neprasa papildu vietu.
Jums varētu patikt šie:
Šāds materiāls ir īpaši piemērots automobiļiem, kur katrs centimetrs ir nozīmīgs. Metamateriālu var uzstādīt jau esošo skaļruņu priekšā vai ap tiem, nemainot to izmērus un nepārbūvējot visu audiosistēmu.
No laboratorijas līdz reālai automašīnai
Vispirms risinājumu izmēģināja laboratorijas apstākļos, bet vēlāk – arī reālā automobilī. Mērījumi parādīja, ka skaņas spiediena atšķirības starp dažādām sēdvietām būtiski samazinājās. Lielākais uzlabojums bija vērojams tieši augstāko frekvenču vienmērīgākā sadalījumā, kas iepriekš radīja visvairāk problēmu.
Lauka testu laikā apstiprinājās, ka metamateriāls saglabā stabilitāti arī vibrāciju un temperatūras svārstību apstākļos. Tas liecina, ka tehnoloģija ir gatava pārejai no laboratorijas uz praktisku pielietojumu, un zinātnieki jau ir uzsākuši sarunas ar automobiļu ražotājiem.
Ja šie plāni īstenosies, fraktālie metamateriāli sērijveida automobiļos varētu nonākt dažu nākamo gadu laikā. Tas nozīmētu pilnīgi jaunu līmeni klausīšanās pieredzē – vienlīdz kvalitatīvu skaņu gan vadītājam, gan katram pasažierim, neatkarīgi no sēdvietas.
