चीजों को छिपाने और उनकी नकल करने के लिए ध्वनिकी का उपयोग करना

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चीजों को छिपाने और उनकी नकल करने के लिए ध्वनिकी का उपयोग करना

12 सेमी मापने, नेत्रहीन अदृश्य वस्तु को प्रयोग के केंद्र में दो ऐक्रेलिक ग्लास पैनलों के बीच रखा गया है। प्रारंभिक ध्वनि क्षेत्र बाहरी रिंग में लाउडस्पीकर द्वारा निर्मित होता है। सेंट्रल रिंग में 228 कंट्रोल सेंसर इस क्षेत्र को रिकॉर्ड करते हैं और डेटा को अगले कमरे में कंप्यूटर तक पहुंचाते हैं। फिर, केंद्र में 36 नियंत्रण स्रोत एक द्वितीयक संकेत का उत्सर्जन करते हैं जो वास्तविक समय में प्रारंभिक क्षेत्र को बढ़ाता है। (तस्वीर: ईटीएच ज्यूरिख / एस्ट्रिड रॉबर्टसन)। श्रेय: एस्ट्रिड रॉबर्टसन / ईटीएच ज्यूरिख

जब हम संगीत सुनते हैं, तो हम न केवल वाद्ययंत्रों द्वारा निर्मित स्वरों को सुनते हैं, बल्कि हम अपने चारों ओर की गूँज में भी डूब जाते हैं। ध्वनि तरंगें हमारे चारों ओर की दीवारों और वस्तुओं से टकराती हैं, जिससे एक विशेष ध्वनि क्षेत्र बनता है – एक विशेष ध्वनि क्षेत्र। यह बताता है कि पुराने चर्च या आधुनिक कंक्रीट की इमारत में संगीत का एक ही टुकड़ा अलग क्यों लगता है।


कंसर्ट हॉल का निर्माण करते समय आर्किटेक्ट्स ने इस तथ्य को लंबे समय तक भुनाया है। हालांकि, सिद्धांत को अन्य अनुप्रयोगों में भी स्थानांतरित किया जा सकता है: भूमिगत छिपी वस्तुओं को यह मापकर देखा जा सकता है कि किसी ज्ञात स्रोत से ध्वनि तरंगें कैसे परावर्तित होती हैं।

सक्रिय और निष्क्रिय हेरफेर

कुछ वैज्ञानिक वास्तविक जीवन स्थितियों को देखकर और प्रभाव को प्राप्त करने के लिए ध्वनिक क्षेत्र को व्यवस्थित रूप से जोड़कर एक कदम आगे जाना चाहते हैं। उदाहरण के लिए, वे एक भ्रामक ऑडियो अनुभव बनाने की कोशिश कर रहे हैं जो श्रोता को विश्वास दिलाता है कि वे एक ठोस इमारत या पुराने चर्च में हैं। वैकल्पिक रूप से, ध्वनिक क्षेत्र में इस तरह से हेरफेर करके वस्तुओं को अदृश्य बनाया जा सकता है कि श्रोता अब उन्हें नहीं समझते हैं।

सामान्य तौर पर, वांछित भ्रम निष्क्रिय तरीकों के उपयोग पर निर्भर करता है जिसमें मेटामटेरियल्स के रूप में जाने जाने वाले सतहों का निर्माण शामिल होता है। किसी वस्तु को ध्वनि रूप से छिपाने का एक तरीका उसकी सतह को कोट करना और किसी भी ध्वनि तरंगों को प्रतिबिंबित करने से रोकना है। हालांकि, यह दृष्टिकोण अनिश्चित है और आमतौर पर केवल सीमित आवृत्ति रेंज में ही काम करता है, जिससे यह कई अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।

सक्रिय तरीके ध्वनि तरंगों की दूसरी परत को सुपरइम्पोज़ करके भ्रम प्राप्त करने का प्रयास करते हैं। दूसरे शब्दों में, प्रारंभिक ध्वनि क्षेत्र में एक और संकेत जोड़कर। हालाँकि, अभी तक इस दृष्टिकोण का उपयोग करने का दायरा भी सीमित है, क्योंकि यह केवल तभी काम करता है जब प्रारंभिक क्षेत्र का कुछ सटीकता के साथ अनुमान लगाया जा सकता है।

वास्तविक समय भ्रम

अब ईटीएच ज्यूरिख में अनुप्रयुक्त भूभौतिकी के प्रोफेसर जोहान रॉबर्टसन के नेतृत्व में एक समूह ने एडिनबर्ग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के साथ मिलकर एक नई अवधारणा विकसित की है जो सक्रिय भ्रम में काफी सुधार करती है। रॉबर्टसन ग्रुप के पोस्टडॉक्टरल थियोडोर बेकर और वरिष्ठ वैज्ञानिक डिर्क-जान वान मैनन के नेतृत्व में, जो प्रयोगों को बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते थे, शोधकर्ता वास्तविक समय में प्रारंभिक क्षेत्र का विस्तार करने में सक्षम थे, जैसा कि वे हाल के एक अंक में रिपोर्ट करते हैं। पत्रिका विज्ञान में प्रगति. नतीजतन, वे वस्तुओं को गायब कर सकते हैं और वे मौजूदा चीजों की नकल कर सकते हैं।

विशेष ध्वनि प्रभाव प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ज्यूरिख में डॉ बेंडोर्फ के स्विट्जरलैंड लैंड इनोवेशन पार्क में सेंटर फॉर इमर्सिव वेव एक्सपेरिमेंटेशन में परियोजना के लिए एक बड़ी परीक्षण सुविधा स्थापित की। विशेष रूप से, यह सुविधा उन्हें लगभग 12 सेंटीमीटर मापने वाली वस्तु के अस्तित्व को छिपाने या उसी आकार की एक काल्पनिक वस्तु का अनुकरण करने की अनुमति देती है।

लक्ष्य वस्तु माइक्रोफोन की बाहरी रिंग में एक नियंत्रण सेंसर के रूप में और लाउडस्पीकर की आंतरिक रिंग एक नियंत्रण स्रोत के रूप में संलग्न है। नियंत्रण सेंसर पंजीकृत करता है कि कौन से बाहरी ध्वनि संकेत प्रारंभिक क्षेत्र से वस्तु तक पहुंचते हैं। इन मापों के आधार पर, कंप्यूटर तब गणना करता है कि प्रारंभिक क्षेत्र के वांछित विकास को प्राप्त करने के लिए नियंत्रण स्रोतों को किस माध्यमिक शोर का उत्पादन करना चाहिए।

परिष्कृत तकनीक

मास्क ऑब्जेक्ट को मास्क करने के लिए, नियंत्रण स्रोत एक संकेत का उत्सर्जन करते हैं जो ऑफ ऑब्जेक्ट से परावर्तित ध्वनि तरंगों को पूरी तरह से समाप्त कर देता है। इसके विपरीत, किसी वस्तु वस्तु (जिसे होलोग्राफी भी कहा जाता है) की नकल करने के लिए, नियंत्रण स्रोत प्रारंभिक ध्वनि क्षेत्र को बढ़ाते हैं जैसे कि ध्वनि तरंगें दो रिंगों के बीच कुछ उछल रही हों।

काम करने के लिए इस वृद्धि समारोह के लिए, नियंत्रण सेंसर द्वारा मापा गया डेटा तत्काल नियंत्रण स्रोतों के लिए निर्देशों में परिवर्तित किया जाना चाहिए। सिस्टम को नियंत्रित करने के लिए, शोधकर्ता बहुत कम प्रतिक्रिया समय के साथ फील्ड-प्रोग्रामेबल गेट एरेज़ (FPGAs) का उपयोग करते हैं।

रॉबर्टसन कहते हैं, “हमारी सुविधा हमें साढ़े तीन ऑक्टेट से अधिक की आवृत्ति रेंज में ध्वनि क्षेत्र में हेरफेर करने की अनुमति देती है।” क्लोकिंग के लिए अधिकतम आवृत्ति 8,700 हर्ट्ज और सिमुलेशन के लिए 5,900 हर्ट्ज है। आज तक, शोधकर्ता सतह ध्वनिक क्षेत्र को दो आयामों में हेरफेर करने में सक्षम हैं। अगले चरण के रूप में, वे इस प्रक्रिया को तीन आयामों में विस्तारित करना चाहते हैं और इसकी कार्य सीमा को बढ़ाना चाहते हैं। सिस्टम वर्तमान में वायु शोर तरंगों को बढ़ाता है। हालांकि, रॉबर्टसन बताते हैं, नई प्रक्रिया पानी के नीचे ध्वनिक भ्रम भी पैदा कर सकती है। यह विभिन्न क्षेत्रों, जैसे सेंसर प्रौद्योगिकी, वास्तुकला और संचार, साथ ही शिक्षा में संभावित उपयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की कल्पना करता है।

नई तकनीक पृथ्वी विज्ञान के लिए भी अत्यधिक प्रासंगिक है। “प्रयोगशाला में, हम 100 kHz से अधिक की आवृत्ति के साथ अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग करते हैं।” नई प्रक्रिया हमें इस ‘मृत क्षेत्र’ को पाटने में मदद करेगी।”


ध्वनिक चिमटी भौतिक संपर्क के बिना वस्तुओं को ले जा सकती है


और जानकारी:
थिओडोर एस बेकर एट अल, ब्रॉडबैंड ध्वनिक अदृश्यता और भ्रम, विज्ञान में प्रगति (२०२१)। डीओआई: 10.1126 / sciadv.abi9627

गुणों का वर्ण – पत्र: वस्तुओं को छिपाने और नकल करने के लिए ध्वनिकी का उपयोग करना (2021, 13 सितंबर) 13 सितंबर, 2021 को https://phys.org/news/2021-09-acoustics-conceal-simulate.html से लिया गया।

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