Histoire du son directionnel

Un audio projecteur est contraire à ce qu'on peut escompter intuitivement. A l'intérieur des fréquences de l'audition humaine, le son a tendance à voyager dans toutes les directions comme le ferait la lumière d'une bougie et ne se laisse pas focaliser en un faisceau.

Plus les ondes sonores sont petites, moins elles se dispersent. Mais si les ondes sont trop petites, elles se trouveront en dehors des fréquences audibles par l'homme. Par exemple les ondes serrées des ultrasons sont assez focalisées pour être utilisées en médecine mais elles ne peuvent être entendues par l'oreille humaine. La combinaison magique consiste à fusionner la propriété des ultrasons de se présenter sous forme de faisceaux avec les qualités audibles du son.

Il est possible de déterminer par des équations complexes mais très précises la façon dont les fréquences ultrasonores seront déformées par l'air. L'intuition de M. Pompei a été d'utiliser cette déformation de l'air (ou résonance) à son avantage : commencer par le son audible souhaité pour remonter à travers la déformation afin de déterminer la source initiale des ultrasons.

La déformation des ondes sonores par l'air (ou résonance) se produit tout le temps mais elle est habituellement négligeable, c'est pourquoi elle n'a pas été observée en laboratoire avant le début des années 70 quand David Blackstock, un professeur de l'université de Texas et une de ses étudiantes Mary Beth Bennett ont réussi à produire des sons audibles pour la première fois en combinant différentes fréquences d'ultrasons. Les gazouillements aigus obtenus étaient significatifs mais pas très pratiques.

Ce n'est que dix ans plus tard qu'une équipe de recherche japonaise a essayé d'adapter cette découverte à la production de musique, paroles et autres sons. Masahide Yoneyama de Ricoh et des collègues de plusieurs autres entreprises japonaises d'électronique ont combiné au début des années 80 des ondes sonores audibles avec des ultrasons en utilisant une technique appelée modulation d'amplitude ou AM, souvent employée pour la transmission radio.

Quand la nouvelle onde hybride traversait les airs, elle s'auto-démodulait (c'est-à-dire que le son audible se "défaisait" des ultrasons). Mais leur faisceau de son était excessivement déformé. L'équipe a dû abandonner la recherche en raison du coût élevé et de la faible fiabilité du système.

Il manquait à l'équipe japonaise les bonnes équations correspondant à la déformation (ou résonance). M. Pompei s'est aidé de la recherche sur les sonars dans les années 60 pour trouver l'inspiration. Dr Peter J. Westerwelt, un physicien de Brown et Dr Orhan Berktay, un acousticien britannique avaient réalisé du travail fondamental en décrivant la déformation (ou résonance) des ultrasons sous l'eau. M. Pompei a pris les équations du Dr Berktay, les a modifiées pour les adapter à l'air et a réalisé l'ingénierie de l'avant-projet.

Le résultat est là : l'audio-projecteur ne produit pas directement du son audible. Il produit un faisceau d'ultrasons qui agit comme un long, haut-parleur qui délivre du son audible comme effet secondaire.

I.K