Écouter sa chanson préférée sans casque et sans déranger personne. Ou alors s’isoler complètement du bruit extérieur. C’est inimaginable. Sauf dans l’esprit de quelques physiciens. Leurs bulles sonores créées comme une barrière d’intimité autour des personnes. Une barrière qui leur permet d’entendre un son sans que leurs voisins y aient accès.
Le son, c’est une vibration qui se propage dans l’air – ou un autre milieu – sous forme d’ondes au fur et à mesure que les molécules de l’air s’éloignent et se rapprochent les unes des autres. C’est difficile à imaginer. Mais tout se passe un peu comme lorsque l’on jette une pierre dans l’eau. Il se forme, autour du point d’impact, de petites vaguesvagues qui se déplacent. Et l’analogieanalogie permet de comprendre qu’il est bien difficile de contrôler la direction dans laquelle va se propager un son.
Ceux que l’on appelle les haut-parleurs paramétriques ou encore les enceintes directionnelles peuvent y arriver. Ils émettent des sons focalisés dans une direction spécifique. Mais les sons en question restent audibles sur toute leur trajectoire dans l’espace. Ainsi, ce que des chercheurs de l’université Penn State (États-Unis) ont réussi à faire est encore d’un autre niveau. Ils ont créé de véritables bulles sonores – ils parlent d’enclaves audibles – isolées de leur environnement. En d’autres mots, une technologie capable de libérer du son exactement là où il doit l’être et de le transmettre ainsi à un auditeur spécifique sans qu’il soit perçu par son entourage.
Des ultrasons pour porter les sons en toute discrétion
Dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, les physiciensphysiciens racontent comment ils exploitent pour cela des ultrasons qu’ils sont parvenus à manipuler pour qu’ils servent leur dessein. Pour comprendre, rappelons que les ultrasons sont des sons presque comme les autres. Ils se propagent comme toutes les ondes sonores. Mais leur fréquencefréquence, supérieure à 20 kilohertz (kHz), est hors de portée de l’audition humaine. Nous ne pouvons pas les entendre. D’où l’idée des chercheurs de les exploiter pour qu’ils transportent le son dans l’espace en toute discrétion.
Les physiciens de l’université Penn State ont en réalité utilisé deux faisceaux d’ultrasons de fréquences différentes, mais proches. Et bien sûr, toujours totalement inaudibles : à 39,5 et 40 kHz, par exemple, avec l’intention de les faire se croiser à un endroit voulu de l’espace pour provoquer ainsi des effets non linéaires qui amèneraient à générer une nouvelle onde sonore à une fréquence audible, cette fois puisque sa fréquence correspondrait à la différence entre les fréquences des deux ondes ultrasonores, soit, dans notre exemple, 0,5 kHz ou 500 hertzhertz. Et ce, précisément et uniquement, au point de rencontre des deux ondes ultrasonores. Voilà pour la théorie.
Une technologie qui reste à améliorer
Dans la pratique, les chercheurs ont eu recours à des métasurfaces acoustiques. Comme le ferait une lentillelentille optique avec la lumièrelumière, ces métasurfaces modifient les trajectoires des ondes sonores. Et il devient ainsi possible de créer des trajectoires sonores courbes qui peuvent contourner les obstacles, mais aussi se rejoindre à un endroit précis. Ces métasurfaces intègrent pour cela des microstructures millimétriques ou submillimétriques. Elles ont été imprimées au Lawrence Livermore National Laboratory (États-Unis).
Ces travaux laissent envisager la création à l’avenir de diffusionsdiffusions sonores personnalisées dans les espaces publics, par exemple. Dans les musées, nous pourrions profiter d’audioguides sans casques. Les passagers d’une voiturevoiture pourraient, eux, écouter de la musique sans distraire le conducteur. Des bulles sonores pourraient aussi être imaginées pour assurer le caractère confidentiel d’une conversation ou pour créer des zones de silence propice à la concentration. Mais pour tout cela, il faudra encore que la technologie progresse. Pour l’heure, la qualité sonore n’est pas tout à fait au rendez-vous. Et la conversion des ultrasons reste très énergivore. Les physiciens se réjouissent tout de même déjà d’être parvenus à créer des enclaves audibles à un mètre de distance environ et avec un volumevolume sonore de l’ordre de 60 décibelsdécibels, soit l’équivalent d’une conversation.
