Гиперзвуковые звуковые системы: полное руководство по передовым технологиям HSS

HSS

Вы когда-нибудь задумывались, как свет отражается туда-сюда между полуотражателем и отражателем в лазерах? Что, если я скажу вам, что легко сделать нечто подобное, используя звук? Это возможно! Все, что вам нужно — гиперзвуковая звуковая система.

Используя принцип суперпозиции, гиперзвуковая звуковая система — одна из лучших технологий воспроизведения звука века.

Принцип суперпозиции

HSS предлагает отход от обычных динамиков к направленной трансляции. Но это только вершина айсберга.

Поэтому мы написали эту статью, чтобы рассказать вам больше о гиперзвуковой звуковой системе, как она работает, её применениях и плюсах и минусах.

Готовы? Начнем!

Что такое гиперзвуковая звуковая технология?

Гиперзвуковая звуковая система — один из самых впечатляющих подходов к звуковой инженерии. Разработанная американской корпорацией American Technology Corporation, эта инновационная технология имеет одно большое преимущество. Она не использует никакие сложные схемы с кроссоверами, высокочастотными излучателями, корпусами и низкочастотными излучателями.

Сложная печатная плата в крупном плане

Плюс, она также предлагает характеристики для почти всех аудиочастот.

Но что именно такое HSS?

Хорошо, гиперзвуковая звуковая система — это устройство, которое использует безвредные ультразвуки для создания слышимого звука в любой среде.

Ультразвуковая технология

Обычно мы не можем слышать эти ультразвуковые тоны, но тоны используют свойство воздуха для создания разных тонов, которые мы можем слышать. Таким образом, создаются слышимые звуки.

Вот лучшая часть.

Звуки от этой звуковой системы движутся только в одном направлении. Звук не распространяется на заднюю или боковые стороны блока HSS. Он не только позволяет производить звук там, где вы хотите, но и помогает снизить шумовое загрязнение.

Принцип работы HSS системы

Технология гиперзвуковой звуковой системы использует свойство нелинейности для работы. Нелинейность — это свойство воздуха, которое создает новые волны внутри другой волны через непрерывное сжатие и расширение волн.

Здесь система использует ультразвуковые волны как модулированные волны в зависимости от входного аудиосигнала. Таким образом, когда эта волна проходит через воздух, она создает новые слышимые частоты, которые мы можем слышать (около 20 Гц – 20 кГц). Плюс, нет помех от ультразвуковых звуков, так как мы не можем слышать такие звуковые волны. Только вновь созданный звук слышен человеческому уху.

Кроме того, структура ультразвукового преобразователя имеет следующие секции или компоненты. Эти компоненты включают:

ИБП (SMPS)

Как и другие электронные системы, HSS система получает питание от высокофильтрованного ИБП. Вы, скорее всего, найдете ИБП как многовольтовые блоки питания в большинстве систем. Также напряжение питания варьируется в зависимости от выходной мощности (от 12В до 60В).

Блок обработки аудиосигнала

Блок обработки аудиосигнала использует продвинутую аудиосхему, которая может декодировать и обнаруживать все аудиовходы.

Аудиоплата Panasonic

Плюс, вы можете фильтровать их согласно вашим требованиям и отправлять в цифровой предусилительный блок.

Также вы можете использовать множественные виды входа для этого блока обработки до 11.2 каналов плюс DOLBY и DTS. Этот блок также управляет эквализацией и другими динамическими контролями.

Блок микроконтроллера

Блок микроконтроллера Arduino

Этот блок делает все необходимые аудиокорректировки. Вы найдете 16-32 битные микроконтроллеры, используемые в этих системах.

Цифровой предусилитель

Здесь цифровой предусилитель обрабатывает предусиление декодированного аудио, переданного от процессора аудиосигнала.

Печатная плата для цифрового предусилителя

После завершения этого, предусиленное аудио передается в ультразвуковой модулятор.

Генератор переменной несущей частоты (VCFO)

VCFO — это ультразвуковая осцилляторная схема, генерирующая волны ультразвуковой несущей частоты для модуляции. Вы найдете, что ультразвуковые кварцевые осцилляторы обычно используются для создания этих колебаний с частотой выше 40 кГц.

Динамический DSB модулятор

Этот блок выполняет ультразвуковую модуляцию с аудиосигналом. Здесь высокочастотные ультразвуковые волны модулируются с входным цифровым аудио для создания ВЧ модулированной волны. Он также фильтрует другие ВЧ помехи. Для DSB систем вы можете уменьшить индекс модуляции для подавления всех искажений.

Ультразвуковой усилитель мощности

Ультразвуковой усилитель мощности — это ВЧ усилитель мощности, управляющий выходной мощностью системы. Он увеличивает мощность, которую система может выдавать на выходной стадии. Также это последняя стадия усилительного блока гиперзвуковой звуковой системы.

Печатная плата ультразвукового усилителя мощности

После завершения усиления, он подает сигнал на монолитные пленочные преобразователи для передачи.

Монолитные пленочные преобразователи

Монолитный пленочный преобразователь — последний блок, обрабатывающий выход HSS волн в воздух. Пьезоэлектрические поливинилиденовые преобразователи — одни из лучших для этого блока. Преобразователь излучает сигнал, переданный от ультразвукового усилителя мощности, в воздух. Также ультразвуковые волны фокусируются в одном направлении — как фонарики. Таким образом, люди могут слышать аудио только в пределах луча HSS звука.

Как на самом деле работает HSS система?

Вот как это работает:

Система HyperSonic Sound состоит из аудиопрограммного источника, например, CD-проигрывателя, процессора сигнала HSS и ультразвукового излучателя или преобразователя, получающего питание от ультразвукового усилителя. Процессор сигнала преобразует голос или музыку в высоко сложный ультразвуковой сигнал перед тем, как преобразователь усилит и передаст аудиосигналы в воздух.

Поскольку ультразвуковая энергия высоко направленна, она формирует виртуальный столб звука непосредственно перед излучателем, похожий на луч от фонарика. Таким образом, воздух создает новые звуки все вдоль этого столба ультразвуковых звуков (звук, который мы сделали до преобразования в ультразвуковую волну). Поскольку мы можем слышать только звук, созданный в столбе ультразвуковой энергии, он не распространяется во все стороны, как звук от обычного громкоговорителя. Скорее, он остается внутри столба ультразвуковой энергии.

Так, чтобы услышать звук, ваши уши должны быть в линии со столбом ультразвука, или вы можете услышать звук после того, как он отразится от твердой поверхности. Например, когда вы направляете ультразвуковой излучатель к поверхности, вы будете слышать звуки только после того, как стена их отразит, делая это еще более похожим на направление фонарика на поверхность в плохо освещенной среде. Вы не увидите свет от фонарика, только пятно света на стене. HSS работает так же, но вместо зрения вы слышите луч звука, отраженный стеной. Для стерео требуется отдельный ультразвуковой излучатель для каждого канала аудио, один для левого канала и один для правого.

Применения гиперзвуковых звуковых систем

Технология HSS имеет широкий спектр применений. Первое и самое важное — направленная звуковая система, направляющая или фокусирующая звук в узкий луч. Другими словами, прохожие не услышат ваш аудио.

Эта технология воспроизведения звука имеет масштабные возможности в индустрии развлечений, искусства и гостеприимства. Представьте, что вы идете в музей в Сан-Диего и наслаждаетесь аудио-объяснениями картин, не раздражая других. Или смотрите фильм на компьютере в переполненном месте, не беспокоя других. Это также включает рестораны, аэропорты, розничную торговлю и даже видеоконференции. HSS система помогает вам создать свою зону в переполненной среде. Другие применения включают:

• Автомобили: HSS в автомобилях может посылать сигналы тревоги напрямую водителю
• Аудио/видео конференции: проецирует аудио конференции на четырех разных языках с одного устройства. Плюс, не нужны наушники
• Системы пейджинга: направляет сигналы в выбранную вами зону

Изолированный пейджер

• Розничные продажи: предлагает целевую рекламу непосредственно в точке покупки
• Авто-заказ (Drive through): можно общаться напрямую с водителем автомобиля, не беспокоя соседей
• Службы безопасности: обеспечивает портативный тип устройства для общения с конкретным человеком в толпе
• Военные применения: для корабль-корабль связи и бортовой связи. Или гиперзвуковая ракета или баллистическая ракета, движущаяся со скоростью звука

Баллистическая ракета с использованием гиперзвуковой звуковой системы

Преимущества

Вот некоторые преимущества технологии HSS:

• Вы можете фокусировать звук на местах, которые хотите, и нигде больше
• Когда вы фокусируете звук, он проходит большие расстояния в прямой линии по сравнению со стандартными громкоговорителями
• Он устраняет обратную связь от живого аудио
• Ультразвуковой излучатель плоский и тонкий. Также не требует монтажа
• Вы можете легко контролировать рассеяние звука
• Дизайны HSS системы позволяют ей работать так, как не может стандартный громкоговоритель
• Обеспечивает HD реальное аудио для виртуальной реальности
• Поддерживает многоканальное аудио

Недостатки

Насколько хороша может быть HSS система, у неё есть свои недостатки. Вот некоторые недостатки использования гиперзвуковой звуковой системы:

• Требует более высокое рабочее напряжение по сравнению со стандартным аудиоусилителем
• Довольно дорого в производстве
• HSS системы не позволяют прямое аналоговое усиление или смешивание звука
• Требует минимального качества стерео звукового входа для правильной работы

Заключительные слова

HSS система — мощная инновация во многих отношениях. Её маленький и легкий дизайн делает её более портативной, чем обычные динамики, и обеспечивает высококачественное аудио безопасным и личным способом.

Помимо электроники, HSS система была бы идеальна в индустрии развлечений. Также HSS устраняет проблему слуховых аппаратов, неспособных воспроизводить весь аудиоспектр. Хотя довольно дорогая, она действительно является квантовым скачком в аудиотехнологиях. Что ж, это подводит итог всему, что вам нужно знать о гиперзвуковой звуковой системе. Если у вас есть вопросы, не стесняйтесь связаться с нами. Мы будем рады помочь.