控制 صدا، یکی از عناصر ثابت در آثار علمی تخیلی و فانتزی است. در فیلم «تلماسه»، مخروط سکوت به شخصیتها اجازه میدهد حتی در فضاهای باز، بهصورت خصوصی با یکدیگر صحبت کنند. در فیلم بلید رانر 2049، بیلبوردهای عجیب، تبلیغات را زمزمهوار در گوش رهگذران پخش میکنند. در دنیای واقعی نیز، ویژگیهای خاص معماری میتوانند مسیر حرکت صدا را تحتتأثیر قرار دهند. برای مثال، در تالار مجسمههای کنگره ایالات متحده، نجوا میتواند بیصدا از یک نقطه به نقطهای دیگر در سراسر فضا منتقل شود، بدون آنکه در مسیر شنیده شود. امواج صوتی با سطوح خمیده برخورد کرده و در نقطهای مشخص متمرکز میشوند. اکنون دانشمندان در تلاشاند صدا را با دقتی بالا هدایت کنند. این تلاش شاید روزی به دنیایی بدون نیاز به هدفون بینجامد. بااینحال، کنترل و جهتدهی دقیق به امواج صوتی همچنان یکی از چالشهای مهم در این حوزه بهشمار میرود.
امواج صوتی با فرکانسهای مختلف جنبههای مختلفی دارند. فرکانسهای صوتی قابل شنیدن برای انسان نسبت به امواج فراصوت با فرکانسهای بالاتر، بیشتر پراکنده میشوند. این ویژگی باعث میشود مکالمات معمولی بهسادگی توسط اطرافیان شنیده شوند. دانشمندان در تلاشاند با استفاده از فناوری لیزر و یا پدیده تعاملات غیرخطی امواج فراصوت را به کامپوننتهای قابل شنیدن برای انسان تبدیل کنند. یک روش، با استفاده از لیزرهایی که نور را هنگام جذب توسط بخار آب موجود در هوا به صدا تبدیل میکنند، هدایت امواج صوتی را در دست گرفت. زمانی که پرتو لیزر ثابت بود، تعیین مکان دقیق منبع صدا دشوار بود، زیرا صدا در طول مسیر پرتو شنیده میشد. با افزودن آینهای چرخان، تمرکز صدا بهتر شد، اما این روش هنوز قادر به انتقال صوت با جزئیات کامل نبود.
روش دیگر هدایت امواج صوتی مبتنی بر امواج فراصوت است. هرچند این امواج برای انسان قابل شنیدن نیستند، بهواسطهی پدیدهای به نام «تعاملات غیرخطی» قادرند در هدایت دقیق صدا نقش مؤثری ایفا کنند. زمانی که دو موج فراصوت با یکدیگر برخورد میکنند، ترکیب شده و موجی با فرکانس بالاتر ایجاد میکنند. امواج همگرا علاوه بر «جمع شدن»، میتوانند از یکدیگر «تفریق» شده و موجی با فرکانس پایینتر که برابر با اختلاف فرکانس دو موج اولیه است، ایجاد کنند. این موج پایینتر میتواند در محدوده شنوایی انسان قرار گیرد. همین پدیده هنگام برخورد آب با روغن داغ در ماهیتابه رخ میدهد: انفجارهای کوچک بخار، امواج فراصوتی تولید میکنند که در هوا با هم ترکیب شده و صدای آشنای سرخشدن را به وجود میآورند.
در قرن بیستم، ارتش ایالات متحده از پدیده مذکور استفاده کرد تا بلندگوهایی را طراحی کند که بتوانند صدا را در مسیر مشخصی هدایت کنند. بعدها شرکتهایی همچون هولوسونیکس بلندگوهای جهتدار را به بازار عرضه کردند. بااینحال، همانند فناوری لیزر، در این موارد نیز صدا بهطور کامل خصوصی نیست و در طول مسیر پرتو صوتی قابل شنیدن است. Researchers Have Created ‘Private Audio Spaces’ That Can Be Heard by Only One Person