Визуальный микрофон считывает звук с микроколебаний освещенных предметов

Китайские исследователи из Пекинского технологического института создали микрофон, который в отличие от традиционных, улавливает не колебания воздуха, а свет.

Отмечается, что инновационный микрофон улавливает свет от едва заметных колебаний поверхности. Технология этого так называемого «визуального микрофона» базируется на том, как поверхности реагируют на звуковые волны, используя эти еле заметные колебания для воспроизведения звука.

Разработка делает возможным прослушивание в условиях, где обычные микрофоны неэффективны, например, во время общения через стекло или во время мониторинга звука в изолированных помещениях, без необходимости прямой передачи звука.

Предыдущие попытки воспроизведения звука с помощью света опирались на сложное и дорогостоящее оборудование, например, лазеры, или высокоскоростные камеры. Однако китайские исследователи решили пойти другим путем. Их система использует технологию, называемую однопиксельной визуализацией, и избавляет от необходимости в камере с сенсором с миллионами пикселей. Вместо этого используется один фотодетектор и структурированные световые паттерны, генерируемые пространственным модулятором света.

Суть метода заключается в направлении управляемого света на объект и регистрации мельчайших изменений в отраженной яркости, возникающих в результате колебаний объекта в ответ на близкие звуки. Эти мелкие изменения интенсивности обнаруживаются и с помощью вычислительных алгоритмов преобразуются в звуковой сигнал. Это не только делает эту технологию более простой и дешевой, но и также широкодоступной. 

Для демонстрации возможностей созданной системы, исследователи проверили обычные материалы, включая бумажную карточку и лист бумаги, разместив их в полуметре от динамиков, которые воспроизводили голос, озвучивавший массивы цифр, и музыкальные отрывки. Видеомикрофон успешно восстановил четкий и разборчивый звук, особенно при использовании бумажной карточки. Низкочастотные звуки были записаны с заметной точностью, тогда как высокие частоты демонстрировали некоторые искажения — ограничения, которые команде удалось частично компенсировать с помощью методов обработки сигналов.

Это устройство также эффективно в обработке данных. Он работает со скоростью 4 МБ в секунду, что делает его пригодным для длительной или непрерывной записи и практичным для хранения или передачи данных через Интернет.

По мнению разработчиков, их устройство вполне можно применять в большом количестве профессиональных сфер. Потенциальные варианты использования: в средах с большим количеством помех, для мониторинга окружающей среды, неинвазивного медицинского наблюдения, расширенной промышленной диагностики.

Однако, как отмечает Сюй-Жи Яо, пока эта технология существует только в лабораторных условиях и может использоваться при особых обстоятельствах, когда обычные микрофоны неэффективны. Сейчас разработчики работают над повышением чувствительности и созданием более портативной версии, а также расширением диапазона системы для обнаружения звука на больших расстояниях. 

Исследователи заявляют о потенциале их микрофона далеко за пределами лабораторных исследований. От обнаружения сердцебиения и пульса на расстоянии до помощи в поисково-спасательных операциях, где невозможно использовать микрофоны напрямую. В данный момент система является новым способом «прослушивания» с помощью света, открывая возможности для коммуникации и мониторинга в условиях, ранее недоступных для обычных микрофонов.

Источник: TechSpot