Sistemas de Som Hipersônico: Guia Definitivo da Tecnologia HSS de Ponta

HSS

Já se perguntou como a luz reflete de volta e forth entre o semi-refletor e refletor em lasers? E se eu dissesse que é fácil fazer algo similar usando som? É possível! Tudo que você precisa é um sistema de som hipersônico.

Usando o princípio da superposição, o sistema de som hipersônico é uma das melhores tecnologias de reprodução de som do século.

Princípio da Superposição

HSS oferece uma partida de alto-falantes convencionais para transmissões direcionais. Mas, isso é só a superfície.

Por isso, escrevemos este artigo para contar mais sobre o sistema de som hipersônico, como funciona, suas aplicações e seus prós e contras.

Está pronto? Vamos começar!

O que é Tecnologia de Som Hipersônico?

O sistema de som hipersônico é uma das abordagens mais impressionantes para engenharia de som. Desenvolvido pela American Technology Corporation, esta tecnologia inovadora tem uma grande vantagem. Não usa circuitos complexos com crossovers, elementos tweeter, gabinetes e woofers.

Placa de circuito complexa close-up

Além disso, também oferece características para quase todas as frequências de áudio.

Mas, o que exatamente é um HSS?

Bem, o sistema de som hipersônico é um dispositivo que usa ultrassons inofensivos para criar som audível em qualquer ambiente.

Tecnologia ultrassônica

Normalmente, não ouvimos esses tons ultrassônicos, mas os tons utilizam a propriedade do ar para criar diferentes tons que podemos ouvir. Assim, criando sons audíveis.

Aqui está a melhor parte.

Os sons deste sistema de som só se movem em uma direção. O som não se espalha para a traseira ou laterais de uma unidade HSS. Não só permite produzir som onde você quer, mas também ajuda a reduzir poluição sonora.

Funcionamento do Sistema HSS

Uma tecnologia de sistema de som hipersônico usa a propriedade de não-linearidade para operar. Não-linearidade é a propriedade do ar que cria novas ondas dentro de outra onda através da contração e expansão contínua de ondas.

Aqui, o sistema usa ondas ultrassônicas como ondas moduladas dependendo do sinal de áudio de entrada. Assim, quando esta onda viaja pelo ar, cria novas frequências audíveis que podemos ouvir (cerca de 20Hz-20KHz). Além disso, não há perturbações de sons ultrassônicos já que não ouvimos tais ondas sonoras. Apenas o som recém-criado é audível ao ouvido humano.

Adicionalmente, a estrutura de um transdutor ultrassônico tem as seguintes seções ou componentes. Estes componentes incluem:

SMPS (Fonte Chaveada)

Como outros sistemas eletrônicos, o sistema HSS obtém sua energia de SMPS altamente filtrados. Você provavelmente encontra SMPS como fontes de alimentação multi-tensão na maioria dos sistemas. Também, a tensão de alimentação varia de acordo com a potência de saída (de 12V a 60V).

Unidade de Processamento de Sinal de Áudio

A unidade de processamento de sinal de áudio usa um circuito de áudio avançado que pode decodificar e detectar toda entrada de áudio.

Placa de Circuito de Áudio Panasonic

Além disso, você pode filtrá-los de acordo com seus requisitos e enviá-los à unidade de pré-amplificador digital.

Também, você pode usar múltiplos tipos de entrada para esta unidade de processamento até 11.2 canais mais DOLBY e DTS. Esta unidade também controla equalização e outros controles dinâmicos.

Unidade de Microcontrolador

Unidade de Microcontrolador Arduino

Esta unidade faz todos os ajustes de áudio necessários. Você encontrará microcontroladores de 16 a 32 bits sendo usados nestes sistemas.

Pré-Amplificador de Áudio Digital

Aqui, o pré-amplificador de áudio digital lida com a pré-amplificação do áudio decodificado transferido do processador de sinal de áudio.

Placa de circuito para Pré-Amplificador de Áudio Digital

Uma vez completo, o áudio pré-amplificado transfere para o modulador ultrassônico.

Oscilador de Frequência de Portadora Variável (VCFO)

O VCFO é o circuito oscilador ultrassônico que gera ondas de portadora ultrassônica para modulação. Você encontrará que osciladores de cristal ultrassônicos são comumente usados para fazer estas oscilações com frequência acima de 40 kHz.

Modulador DSB Dinâmico

Esta unidade realiza a modulação ultrassônica com o sinal de áudio. Aqui, as ondas ultrassônicas de alta frequência modulam com o áudio digital de entrada para criar onda HF modulada. Também filtra outras perturbações HF. Para sistemas DSB, você pode reduzir o índice de modulação para suprimir todas as distorções.

Amplificador de Potência Ultrassônico

O amplificador de potência ultrassônico é o amplificador de potência HF que lida com a potência de saída do sistema. Aumenta a potência que o sistema pode entregar no estágio de saída. Também, este é o último estágio da unidade amplificadora do sistema de som hipersônico.

Placa de Circuito Amplificador de Potência Ultrassônico

Uma vez a amplificação completa, alimenta o sinal aos transdutores de filme monolítico para transmissão.

Transdutores de Filme Monolítico

O transdutor de filme monolítico é a última unidade que lida com a saída de ondas HSS no ar. Transdutores de polivinilideno piezoelétrico são um dos melhores transdutores para usar nesta unidade. O transdutor emite o sinal transferido do amplificador de potência ultrassônico no ar. Também, as ondas ultrassônicas focam em uma direção – como lanternas. Assim, humanos só podem ouvir o áudio dentro do alcance do feixe de som HSS.

Como o Sistema HSS Realmente Funciona?

Veja como funciona:

Um sistema HyperSonic Sound consiste de uma fonte de programa de áudio como CD player, um processador de sinal HSS, e um emissor ou transdutor ultrassônico que obtém energia de um amplificador ultrassônico. O processador de sinal converte voz ou música em sinal ultrassônico altamente complexo antes do transdutor amplificar e transmitir os sinais de áudio no ar.

Como a energia ultrassônica é altamente direcional, forma uma coluna virtual de som diretamente na frente do emissor, similar ao feixe de uma lanterna. Assim, o ar cria novos sons ao longo dessa coluna de sons ultrassônicos (o som que fizemos antes de converter para onda ultrassônica). Como só ouvimos o som criado na coluna de energia ultrassônica, ele não se espalha em todas direções como som de alto-falante convencional. Em vez disso, fica dentro da coluna de energia ultrassônica.

Então, para ouvir o som, seus ouvidos devem estar alinhados com a coluna de ultrassom, ou você pode ouvir o som após ele refletir em uma superfície dura. Por exemplo, quando você aponta o emissor ultrassônico para uma superfície, você só ouvirá os sons após a parede refleti-lo, tornando ainda mais similar a apontar uma lanterna para uma superfície em ambiente mal iluminado. Você não verá a luz da lanterna, apenas o ponto de luz na parede. HSS funciona da mesma forma, mas em vez de ver, você está ouvindo o feixe de som que a parede reflete. Para estéreo, um emissor ultrassônico separado é requerido para cada canal de áudio, um para canal esquerdo e um para direito.

Aplicações de Sistemas de Som Hipersônico

A tecnologia HSS tem ampla gama de aplicações. A primeira e mais importante é o sistema de som direcional que direciona ou foca som em feixe estreito. Em outras palavras, transeuntes não ouvirão seu áudio.

Esta tecnologia de reprodução de som tem enormes oportunidades nas indústrias de entretenimento, arte e hospitalidade. Imagine ir a um museu em San Diego e aproveitar explicações de áudio de pinturas sem incomodar outros. Ou assistir filme no computador em local lotado sem perturbar outros. Isso também inclui restaurantes, aeroportos, varejo e até videoconferência. O sistema HSS ajuda você a criar sua zona em ambiente lotado. Outras aplicações incluem:

• Automóveis: HSS em automóveis pode enviar sinais de alerta diretamente ao motorista
• Videoconferência de áudio/vídeo: Projeta áudio de conferência em quatro idiomas diferentes de um único dispositivo. Além disso, não precisa de fones de ouvido
• Sistemas de paging: Direciona sinais para a área que você escolhe

Pager Isolado

• Varejo: Oferece publicidade direcionada diretamente no ponto de compra
• Drive-through: Você pode comunicar diretamente com motorista de automóvel sem perturbar vizinhos
• Oficiais de segurança: Fornece tipo portátil de dispositivo para comunicar com pessoa específica em multidão
• Aplicações militares: Para comunicações navio-a-navio e comunicações de bordo. Ou míssil hipersônico ou balístico que se move na velocidade do som

Míssil Balístico Usando Sistema de Som Hipersônico

Benefícios

Aqui estão algumas vantagens da tecnologia HSS:

• Você pode focar som nos lugares que quer e em nenhum outro
• Quando foca som, ele viaja longas distâncias em linha reta comparado a alto-falantes padrão
• Elimina feedback de áudio ao vivo
• O dispositivo emissor ultrassônico é plano e fino. Também não requer montagem
• Você pode controlar dispersão de som com facilidade
• Os designs do sistema HSS permitem que funcione de maneiras que alto-falante padrão não pode
• Fornece áudio real HD para experiências de realidade virtual
• Suporta áudio multi-canal

Desvantagens

Por mais bom que o sistema HSS possa ser, tem seus lados negativos. Aqui estão algumas desvantagens de usar sistema de som hipersônico:

• Requer tensão de operação mais alta comparado a amplificador de áudio padrão
• É bastante caro de fabricar
• Sistemas HSS não permitem amplificação analógica direta ou mixagem de som
• Requer entrada de som de qualidade estéreo mínima para funcionar corretamente

Palavras Finais

O sistema HSS é uma inovação poderosa de muitas maneiras. Seu design pequeno e leve o torna mais portátil que alto-falantes convencionais e fornece áudio de alta qualidade de forma segura e pessoal.

Além da eletrônica, o sistema HSS seria perfeito na indústria de entretenimento. Também, HSS remove o desafio de aparelhos auditivos serem incapazes de reproduzir todo o espectro de áudio. Embora caro, realmente é um salto quântico em tecnologia de áudio. Bem, isso resume tudo que você precisa saber sobre sistema de som hipersônico. Se tem dúvidas, sinta-se à vontade para nos contatar. Ficaremos felizes em ajudar.