Le domaine de l’optique de transformation a prospéré au cours de la dernière décennie, permettant aux scientifiques de concevoir des structures à base de métamatériaux qui façonnent et guident le flux de lumière. L’une des inventions les additionally éblouissantes potentiellement débloquées par l’optique de transformation est la cape d’invisibilité – un tissu théorique qui éloigne la lumière entrante du porteur, le rendant invisible. Fait intéressant, de telles illusions ne se limitent pas aux seules manipulations de la lumière.
De nombreuses tactics utilisées dans l’optique de transformation ont été appliquées aux ondes sonores, donnant naissance au domaine parallèle de l’acoustique de transformation. En fait, les chercheurs ont déjà fait des progrès substantiels en mettant au point la “cape acoustique”, l’analogue de la cape d’invisibilité pour les sons. Alors que la recherche sur l’illusion acoustique s’est concentrée sur le concept de masquage de la présence d’un objet, peu de progrès ont été réalisés sur le problème du camouflage de localisation.
Le principle d’un décaleur de resource acoustique utilise une construction qui fait que l’emplacement de la supply sonore semble différent de son emplacement réel. De tels dispositifs capables de “camoufler la localisation acoustique” pourraient trouver des applications dans l’holographie avancée et la réalité virtuelle. Malheureusement, la character du camouflage de l’emplacement a été à peine étudiée, et le développement de matériaux et de surfaces accessibles qui fourniraient une efficiency décente s’est avéré difficile.
Dans ce contexte, le professeur Garuda Fujii, affilié à l’Institute of Engineering and Power Landscape Architectonics Mind Financial institution (ELab2) de l’Université de Shinshu, au Japon, a maintenant progressé dans le développement de décaleurs de supply haute effectiveness. Dans une étude récente publiée dans le Journal of Sound and Vibration en ligne le 5 mai 2023, le professeur Fujii a présenté une approche innovante pour concevoir des buildings de décalage de resource en acrylonitrile butadiène styrène (Abdominal muscles), un polymère élastique couramment utilisé dans l’impression 3D.
L’approche du professeur Fujii est centrée autour d’un concept central : la conception inverse basée sur l’optimisation de la topologie. L’approche numérique s’appuie sur la reproduction de champs de pression (sonores) émis par une supply virtuelle, c’est-à-dire la source que les auditeurs proches percevraient à tort comme réelle. Ensuite, les champs de pression émis par la resource réelle sont manipulés pour camoufler l’emplacement et le faire sonner comme s’il provenait d’un emplacement différent dans l’espace. Ceci peut être réalisé avec la conception optimale d’une métastructure qui, de par sa géométrie et ses propriétés élastiques, minimise la différence entre les champs de pression émis par les resources réelles et virtuelles.
En utilisant cette approche, le professeur Fujii a mis en œuvre un algorithme itératif pour déterminer numériquement la conception optimale des décaleurs de source en résine Abdominal muscles selon divers critères de conception. Ses modèles et simulations devaient tenir compte des interactions acoustiques-élastiques entre les fluides (air) et les structures élastiques solides, ainsi que des limites réelles de la technologie de fabrication moderne.
Les résultats de la simulation ont révélé que les buildings optimisées pouvaient réduire la différence entre les champs de pression émis de la source masquée et ceux d’une supply nue à l’emplacement virtuel jusqu’à, 6 %. “Les configurations de composition optimales obtenues by way of l’optimisation de la topologie ont montré de bonnes performances pour camoufler l’emplacement réel de la source malgré la composition very simple de l’ABS qui ne comprenait pas de métamatériaux acoustiques complexes”, remarque le professeur Fujii.
Pour mieux comprendre les mécanismes de camouflage sous-jacents, le professeur Fujii a analysé l’importance de la length entre les sources virtuelles et réelles. Il a constaté qu’une as well as grande distance ne dégradait pas nécessairement les performances du décaleur de resource. Il a également étudié l’effet de la modification de la fréquence du son émis sur les performances, automobile les décaleurs de source avaient été optimisés pour une seule fréquence cible. Enfin, il a exploré si un décaleur de supply pouvait être topologiquement optimisé pour fonctionner à plusieurs fréquences sonores.
Bien que son approche nécessite des ajustements supplémentaires, les résultats de cette étude contribueront certainement à faire progresser l’acoustique de l’illusion. Il conclut : “La méthode d’optimisation proposée pour la conception de décaleurs de supply hautes performances contribuera au développement du camouflage de localisation acoustique et à l’avancement de la technologie d’holographie.”