Ich wynalazek to mikrofon, który zamiast fal dźwiękowych wychwytuje światło. Podstawą tej technologii jest obrazowanie jednopikselowe. W przeciwieństwie do tradycyjnych kamer z milionami pikseli, ten system wykorzystuje tylko jeden detektor światła. Jak to działa w praktyce? Kiedy fale dźwiękowe uderzają w jakikolwiek przedmiot – zwykłą kartkę papieru, liść, a nawet szybę – powodują mikroskopijne, niewidoczne gołym okiem wibracje jego powierzchni.
Te drgania zmieniają sposób, w jaki powierzchnia odbija światło. Kluczowy element, szybki przestrzenny modulator światła, koduje te subtelne zmiany w odbitym świetle, które są następnie rejestrowane przez detektor jednopikselowy.
Cała magia dzieje się później – specjalne algorytmy oparte na transformacji Fouriera potrafią odczytać te zakodowane w świetle sygnały i przekształcić je z powrotem w słyszalny dźwięk. Przetestowano to w dość prosty, ale przekonujący sposób. Za ‘membrany’ mikrofonowe posłużyły zwykła kartka papieru i liść, umieszczone pół metra od źródła dźwięku. System z powodzeniem odtworzył zarówno chińskie, jak i angielskie nazwy liczb oraz fragment “Dla Elizy” Beethovena.
Efekty były zaskakująco dobre, chociaż jakość różniła się w zależności od materiału – kartka sprawdziła się lepiej niż liść. Co ważne, odzyskiwanie dźwięków o niskiej częstotliwości (poniżej 1 kHz) było bardzo precyzyjne. Wyższe tony wykazywały drobne zniekształcenia, ale naukowcy wskazują, że można je skorygować odpowiednimi filtrami.
Ogromną zaletą jest niewielka ilość generowanych danych – zaledwie około 4 MB na sekundę. To zupełnie inna liga niż dziesiątki gigabajtów na sekundę z kamer ultra-szybkich, co teoretycznie otwiera drogę do długotrwałego, a nawet ciągłego nagrywania bez problemów z pamięcią. Oczywiście, technologia ta jest jeszcze w powijakach i funkcjonuje wyłącznie w warunkach laboratoryjnych. Jej potencjał jednak każe się zastanowić.
Mikrofon wizualny – gdzie mógłby się przydać?
Taki wizualny mikrofon mógłby znaleźć zastosowanie w monitoringu środowiska, rejestrując dźwięki w miejscach niedostępnych dla tradycyjnych urządzeń. W zakresie bezpieczeństwa pozwalałby na podsłuch przez fizyczne przeszkody, co budzi oczywiste pytania etyczne. W przemyśle mógłby służyć do bezdotykowej analizy wibracji maszyn, a w sytuacjach kryzysowych umożliwić komunikację z osobami uwięzionymi w zamkniętych przestrzeniach.
Czytaj też: Recenzja Maono PD300X. Czy to nowy król wśród budżetowych mikrofonów dynamicznych?
Naukowcy nie spoczywają na laurach. Pracują nad zwiększeniem czułości i zasięgu urządzenia, a także nad wersją przenośną. Co ciekawe, rozważają nawet adaptację systemu do wykrywania tętna i częstości akcji serca na odległość. To fascynujący przykład, jak metody optyczne poszerzają nasze możliwości postrzegania świata. Wizualny mikrofon nie jest może jeszcze gotowy do masowego użytku i daleka droga przed nim, ale pokazuje wyraźny kierunek rozwoju. Kto wie, może za jakiś czas ‘nasłuchiwanie’ światłem stanie się równie naturalne, jak patrzenie w daleką przyszłość tej technologii.