Accorder les instruments qui produisent certaines de nos ondes sonores les plus indélébiles :guitares, piano, cordes vocales - est devenu monnaie courante, attendu, facile.

Tuning les surfaces inondées de ces vagues, en temps réel? Une proposition beaucoup plus délicate. Mais un prototype de modification des ondes de Mehrdad Negahban de l'Université du Nebraska-Lincoln et de collègues de l'Université de Pékin pourrait montrer la voie et trouver une utilisation dans des applications allant de l'amplification des signaux à la désorientation des adversaires.

"Nous vivons dans un monde rempli d'ondes sonores qui nous aident à communiquer, trianguler et évaluer, " dit Negahban, professeur de génie mécanique et des matériaux. "Nos oreilles nous permettent de trianguler la source des sons. L'écoute des réflexions des ondes sonores nous aide à caractériser les propriétés de la surface à partir de laquelle elles se reflètent.

« Et si nous pouvions les changer à volonté ? Pourrions-nous utiliser cette surface pour masquer une source ou créer une illusion ? »

Bien que son potentiel soit alléchant, la conception du prototype est relativement simple :une surface de 32 canaux verticaux, chacun connecté à des résonateurs qui peuvent être ajustés via des curseurs horizontaux en forme de T.

En déployant ou en rétractant les curseurs pour rétrécir ou élargir les tuyaux correspondants, l'équipe a montré que le prototype peut rediriger dynamiquement les ondes sonores traversant la surface.

"C'est une idée si simple, " a déclaré Negahban. " La seule chose que vous avez à faire est d'ajuster ces curseurs. "

Bien que l'idée de concevoir des matériaux ou des surfaces pour réfracter stratégiquement les ondes sonores soit bien établie, la plupart des conceptions existantes sont statiques, dit l'équipe.

"Beaucoup de ce qu'ils ont fait n'est pas accordable, " a dit Negahban. " Nous avons regardé cela et avons dit, « Nous pouvons trouver un moyen de contrôler cette chose. »

Des simulations informatiques réalisées par Zhong Chen de l'Université de Pékin, un ancien élève du doctorat du Nebraska, a permis à l'équipe de prédire comment n'importe quelle configuration des tuyaux modifierait l'angle de réfraction des ondes. Bien que l'équipe ait ajusté à la main les configurations de son prototype en plexiglas imprimé en 3D, l'intégration d'un système de contrôle électronique permettrait aux utilisateurs d'effectuer facilement des réglages à la volée, il a dit.

Ces mêmes simulations ont offert un aperçu de ce qui est possible lorsqu'une surface solide peut réfracter dynamiquement les ondes sonores d'une manière qui viole les attentes. Certaines configurations circulaires peuvent faire sentir aux auditeurs ou aux lecteurs de signaux acoustiques qu'une structure réside ailleurs que son emplacement réel et permettre aux utilisateurs de modifier l'emplacement fictif en temps réel. D'autres configurations pourraient potentiellement faire croire aux auditeurs qu'une structure stationnaire se déplace, ou vice versa.

"Essentiellement, vous pourriez donner l'impression que quelque chose n'est pas là, ou c'est un endroit où ce n'est pas, " a dit Negahban. " Cela pourrait avoir des applications militaires. Évidemment, si quelqu'un veut le frapper, vous voulez qu'ils frappent au mauvais endroit."

Alternativement, la conception pourrait concentrer les ondes sonores à peu près de la même manière que les mains en coupe aident une voix à porter ou qu'une lentille optique concentre les ondes de lumière visible pour amplifier leur signal à un point donné, dit Negahban. Contrairement à une onde à expansion radiale, qui perd beaucoup d'énergie en voyageant, une onde focalisée conserve mieux son énergie et peut par conséquent parcourir de plus grandes distances tout en conservant un signal utile, il a dit.

"Vous pourriez faire beaucoup de choses avec ces vagues, " a déclaré Negahban. " On se demande presque pourquoi nous ne faisions pas un peu plus de cela avant, mais je suppose que nous étions juste pris dans d'autres trucs."

L'équipe a publié ses résultats dans le Journal of Physics D :Physique appliquée .