El altavoz personal es posible: así es la tecnología que dirige el sonido a un solo oyente

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) desarrollaron un altavoz capaz de dirigir el sonido a un único oyente mediante metamateriales acústicos y elásticos que concentran el audio y bloquean su fuga lateral. El dispositivo, bautizado MiPAL, se presenta como una alternativa de bajo costo y un solo elemento frente a los sistemas tradicionales de sonido direccional.

La tecnología permite imaginar escenarios hasta ahora reservados a la ficción: ver una película en un vagón de metro abarrotado sin auriculares, sin que la persona sentada al lado escuche un solo ruido. El concepto, que evoca dispositivos propios de una película de espías, apunta a personalizar las experiencias sonoras en espacios públicos sin generar contaminación acústica.

Por qué el sonido es más difícil de controlar que la luz

A diferencia de la luz, que viaja en línea recta, el sonido se propaga naturalmente en todas direcciones y se filtra hacia los espacios circundantes. Los altavoces de matriz paramétrica convencionales resuelven este problema con matrices complejas y costosas de cientos de emisores para enfocar el audio. Los diseños más simples, de un solo elemento, suelen fallar porque las vibraciones no deseadas terminan por filtrar el sonido hacia los costados.

Para superar esa limitación, el equipo liderado por el profesor Junsuk Rho integró un sistema de altavoces de matriz paramétrica que modula ondas ultrasónicas con contenido audible. Esta técnica aprovecha el comportamiento no lineal del sonido en el aire para enfocar y dirigir el audio directamente hacia un único oyente, de forma similar a como se comporta un rayo de luz. Los detalles de su trabajo fueron publicados en la revista Nature.

Dos metamateriales en un solo transductor

El diseño incorpora un sistema de protección de doble metamaterial integrado en un único transductor. En la parte frontal, una metasuperficie acústica actúa como una lente que transforma las ondas ultrasónicas en un haz estrecho. En la parte posterior, unas metaunidades elásticas suprimen las vibraciones parásitas responsables de la fuga lateral del sonido.

“Al diseñar conjuntamente los metamateriales y el dispositivo ultrasónico como un sistema único, superamos al mismo tiempo las limitaciones de costo, complejidad y flexibilidad de diseño”, afirmó Rho. El investigador señaló además que el estudio de POSTECH marca la primera integración de metamateriales acústicos y elásticos en un dispositivo funcional, luego de que este campo se mantuviera en gran medida en etapas de validación de principios y demostración de conceptos.

El dispositivo de un solo elemento dirige el audio en un rango de frecuencias que va de 500 Hz a 10 kHz, lo que equivale a más de cuatro octavas del espectro audible. En pruebas simuladas de asientos de aeronaves, realizadas con señales reales de radiodifusión y música, la incorporación de las metaunidades elásticas mejoró de manera notable el control direccional del sonido.

Estos resultados demostraron que el sistema puede ofrecer audio aislado a pasajeros individuales sin afectar a los asientos vecinos, una de las principales limitaciones que enfrentaban los diseños anteriores de un solo elemento.

Fabricación con impresión 3D y aplicaciones futuras

Las estructuras modulares de metamateriales del dispositivo se fabrican mediante impresión 3D, lo que permite a los ingenieros adaptar y reconfigurar el diseño con rapidez según distintos entornos. Entre las variables ajustables se encuentran la distancia entre asientos, los ángulos del haz sonoro y otras condiciones específicas de funcionamiento.

Entre las aplicaciones previstas figura el entretenimiento personalizado en aviones y trenes, donde los pasajeros podrían acceder a contenidos o anuncios individuales sin necesidad de auriculares. También se contempla su uso en museos, donde los visitantes podrían escuchar comentarios adaptados a cada exposición con solo ubicarse frente a una pieza específica.