Исследователи из Пекинского политехнического института создали микрофон, который улавливает не колебания воздуха, как традиционные устройства, а свет, отражающийся от вибрирующей поверхности. Эта технология, получившая название «визуальный микрофон», способна восстанавливать звуковую информацию на основе едва заметных движений объектов под действием звуковых волн.
В отличие от предыдущих разработок, использовавших дорогостоящее оборудование — такие как лазеры и скоростные камеры, — китайские учёные применили метод одноточечного (single-pixel) изображения. Вместо камеры с миллионами пикселей используется один детектор света и модулятор, который проецирует структурированные световые узоры на поверхность.
Суть метода заключается в следующем: на объект направляется изменённый свет, а отражённое излучение фиксируется по малейшим колебаниям яркости, вызванным вибрациями. Эти минимальные изменения интенсивности света затем преобразуются в звуковой сигнал при помощи алгоритмов обработки данных.
Метод позволяет не только упростить и удешевить светозвуковую съёмку, но и применить её в ситуациях, где традиционные микрофоны не справляются — например, при разговоре через стеклянную перегородку или мониторинге в изолированных помещениях.
Экспериментальные испытания
Чтобы продемонстрировать эффективность технологии, учёные провели тесты с обычными объектами — бумажной карточкой и листом растения, размещёнными примерно в полуметре от источников звука. Воспроизводились голосовые фразы и музыкальные фрагменты. Наиболее качественное восстановление звука наблюдалось при использовании бумажной карточки. Технология особенно хорошо передавала низкие частоты, тогда как высокочастотные сигналы сопровождались некоторыми искажениями — эту проблему частично удалось смягчить с помощью цифровой обработки.
Система также показывает высокую эффективность с точки зрения передачи данных — всего около 4 МБ в секунду, что делает её пригодной для длительной записи, хранения и онлайн-трансляций.
Зачем это нужно?
Потенциал нового микрофона выходит далеко за рамки лабораторий. Разработчики предполагают, что он найдёт применение в различных областях: от связи через твёрдые преграды и дистанционного мониторинга окружающей среды до неинвазивной диагностики в медицине и промышленных систем раннего обнаружения неисправностей.
Хотя технология пока что существует лишь в виде лабораторного прототипа, команда работает над её дальнейшим развитием — повышением чувствительности, увеличением дальности, а также созданием портативных версий.
В перспективе учёные видят возможность удалённого контроля за сердцебиением и пульсом, а также применения в спасательных операциях, где обычные микрофоны использовать невозможно.
