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Holographic Whisper

up date 3. 11. 2017

 

Yoichi Ochiai, Takayuki Hoshi, Ippei Suzuki

PUBLICATION

Yoichi Ochiai, Takayuki Hoshi, and Ippei Suzuki. 2017. Holographic Whisper: Rendering Audible Sound Spots in Three-dimensional Space by Focusing Ultrasonic Waves. In Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’17). ACM, New York, NY, USA, 4314-4325. DOI: https://doi.org/10.1145/3025453.3025989

Abstract:
We propose a novel method of three-dimensional spatial audio rendering by expanding the ultrasonic phased array technique. We employ an ultrasonic phased array as a holographic acoustic generator to focus ultrasound at arbitrary three-dimensional positions. The sound pressure at the ultrasonic focal points is sufficiently high to radiate audible sound based on the self-demodulation effect in air. Consequently, the ultrasonic focal points act as audible sound sources. This sound-point method enables us to control aerial audio distributions more flexibly and more precisely in comparison with conventional superdirectional (sound-beam) loudspeakers. This method can generate and vanish the sound sources freely in air. These point sound sources can deliver private messages or music to individuals.

超音波は人間の耳に聞こえない周波数の音ですが、音圧がある程度以上に大きくなると変調成分が可聴音として放射される現象が知られています。この現象と超音波の直進性を利用した、正面に狭い指向性を持つ可聴音のビームを作るスピーカがこれまでに開発されています。このスピーカは多数の超音波振動子を同時に駆動するものでした。これに対して私たちは、多数の超音波振動子を個別に適切な時間差で駆動することで空中に超音波焦点を形成し、その焦点でのみ可聴音を発生させる技術を開発しました。これにより、何もない空中に点音源を自在に配置することができます。従来の可聴音のビームでは狙った人物以外に同一直線上に居る人にも聞こえてしまっていましたが、我々の点音源スピーカは狙った人物にのみ耳元でささやくように音を聞かせることができます。これにより、音環境の設計の自由度が飛躍的に高まることが期待されます。例えば、美術館などで展示ごとに異なる解説を来場者に聞かせたり、カフェなど騒がしい場所で人を呼び出したり、デジタルサイネージで道行く人の携帯端末に連動して音を届けたりする用途が考えられます。