Stockholm, mars 2000

Som bärare av audiosignalen används ultraljud. Ljudet hörs enbart i strålen. Resultatet är en högtalare som kan rikta ljudet mot en enda person utan att någon i omgivningen hör något överhuvud taget.

Tänkbara tillämpningar: På en mässa kan "ljudduschar" skicka ut ljudet från en informationsvideo parallellt på olika språk. Det är bara att ställa sig i strålen med det egna språket för att lyssna. På teater eller bio går det att få ljudet att "flyga omkring" i rummet eller att riktas mot en viss plats eller sektion i salongen. På museet kan de utställda objekten fås att tala utan att ha någon högtalare inbyggd.

På följande sidor beskrivs närmare hur den nya tekniken fungerar.

Lars Haeggström, Sennheiser AB Tel: 08-566 164 00, e-mail: mail@sennheiser.se

Normala högtalare sprider ljudet så att det hörs var som helst i rummet. Den nya typ av ljudåtergivningssystem, AudioBeam, som utvecklats av det tyska elektronik- och audioföretaget Sennheiser, är i stället extremt riktad. Ljudutbredningen kan liknas vid en ljusstråle, och precis som ljus kan "ljudstrålen" koncentreras och fokuseras mot ett mycket begränsat område och även reflekteras. Ljudet hörs enbart i själva strålen.

Hårt avgränsat ljud

Tekniken öppnar nya möjligheter när det gäller ljudåtergivning. I mässmontern kan speakertexten från en videofilm skickas ut samtidigt på olika språk i separata strålar. Det är bara att ställa sig i rätt stråle, så får man informationen på det egna språket utan att behöva krångla med hörlurar. Personen bredvid, som lyssnar i en stråle med ett annat språk störs inte av ljudet du lyssnar till och vice versa.

På teatern eller i biosalongen är det fullt möjligt att rikta ljudet mot vissa platser eller sektioner i salongen. Det är också möjligt att åstadkomma specialeffekter genom att låta ljudstrålarna reflekteras mot väggar och tak, så att ljudet tycks fara omkring i rummet. Om strålen riktas mot ett föremål, t.ex. en skulptur på konstmuseet, så tycks ljudet komma från en inbyggd högtalare.

Så här fungerar det

Ultraljud har en mycket kort våglängd (vid 100 kHz ca 3 mm) och kan därför enkelt fokuseras till en smal stråle. Att göra en ultraljudsändare med en spridningsvinkel på bara 1° är fullt möjligt. AudioBeam-systemet bygger på detta förhållande och använder en starkt koncentrerad ultraljudstråle som bärare för den hörbara ljudinformationen.

Ljud fortplantas genom att luft omväxlande förtätas och förtunnas i takt med svängningarna i talet, musiken etc. Ljudtrycksväxlingarna påverkar trumhinnan och vi uppfattar det som ljud. "Vardagsljuden" har en ljudtrycksnivå på mellan 30 och 90 dB(A). I det området rör sig ljudvågorna helt linjärt genom luften.

Vid ljudtryck över 125 dB(A), vilket motsvarar ljudet tre meter från ett startande jetplan, börjar luften uppföra sig olinjärt. Denna effekt är en förutsättning för återgivning av hörbart ljud med AudioBeam-tekniken.

Påminner om radioteknik

Metoden påminner om den som används i blandarsteget i en AM-radiomottagare. Genom intermodulation, dvs två signaler blandas och påverkar varandra, får man fram en nyttosignal som innehåller den intressanta informationen.

Om en ultraljudsändare samtidigt matas med en signal på förslagsvis 101 kHz och en på 100 kHz erhålls en summasignal på 201 kHz och en skillnadssignal på 1 kHz plus multiplar av dessa. Den högre frekvensen ligger långt ovanför örats hörbarhetströskel, medan 1 kHz är hörbar.

Moduleras nu 101 kHz-signalen med den audiosignal som ska återges, kommer även skillnadsfrekvensen att variera i takt med originalljudet och får samma utbredning som ultraljudstrålen. I strålens mixningszon uppstår en kedja av "virtuella högtalare" som gör ljudet hörbart inne i strålen.

Starkare ljud på längre avstånd

Till skillnad mot vad som gäller för konventionella högtalare, blir ljudet starkare ju längre från AudioBeam-sändaren man kommer. Det gäller dock bara inom det avstånd där ultraljudsignalen förmår ge luften det olinjära beteendet. Frekvenser under 100 Hz är mindre lämpliga att återge med AudioBeam-teknik, eftersom det då dels krävs en lång aktiv zon och dels extra hög effekt på ultraljudet.

Den förhållandevis höga effekt som fordras för att generera audiosignalen krävs enbart inom ultraljudstrålens aktiva zon. När den riktade ljudstrålen väl är skapad, kan ultraljuddelen elimineras med ett lågpassfilter som bara släpper fram det hörbara ljudet.

Bildtexter: