Фрактальная метаповерхность: новый звук в вашем авто

Мечтаете о безупречном звучании в автомобиле? Даже самые дорогие аудиосистемы не всегда справляются с неравномерностью звука, вызванной особенностями салона и направленностью динамиков. Теперь есть решение, которое может изменить ваше представление о качестве звука в машине.

Исследователи из Китая разработали прототип фрактальной метаповерхности, способной значительно улучшить звуковое поле в автомобиле. Эта инновационная разработка основана на применении фракталов – уникальных геометрических фигур, которые обладают свойством самоподобия на разных масштабах.

Ученые использовали фрактал Коха, известный своей формой, напоминающей снежинку, для создания волноводного метаматериала. Размещенный перед динамиком, он эффективно манипулирует звуковыми волнами, компенсируя нежелательные дифракционные эффекты, возникающие на краях препятствий. По словам одного из авторов исследования, Мин-Хуэй Лу, фрактальные структуры с увеличивающейся фрактальной размерностью позволяют управлять этими эффектами, сохраняя при этом компактность устройства.

Секрет эффективности фрактальной метаповерхности заключается в том, что при увеличении ее фрактальной размерности площадь остается неизменной, а периметр значительно возрастает. Это приводит к усиленному огибанию звуковых волн вокруг структуры, обеспечивая широкополосное управление фронтом волны и более равномерное распределение акустической энергии. В результате – более сбалансированный и приятный звук для всех пассажиров.

Для создания метаматериала использовалась точная технология формовки. Прототип был установлен перед автомобильным динамиком, и дальнейшие измерения показали существенное снижение разницы в уровнях звукового давления между различными местами в салоне, даже на высоких частотах, где большинство стандартных решений испытывают трудности.

«Результаты демонстрируют, что фрактальная метаповерхность успешно способствует созданию более равномерного высокочастотного звукового поля, что приводит к заметному улучшению слухового восприятия для пассажиров», – отметил Лу. Ученый также выразил удовлетворение тем, что как лабораторные, так и натурные испытания в автомобиле показали стабильно высокие результаты.

«Результаты испытаний в автомобиле оказались удивительно consistent с лабораторными данными, что указывает на надежность и стабильность работы фрактальной метаповерхности в различных условиях», – добавил Лу. В настоящее время команда исследователей работает над расширением рабочего диапазона метаматериала и уже ведет переговоры с автомобильным концерном Chery Automobile Co. о возможности вывода инновации на рынок.