این فناوری تلویزیون را به یک اسپیکر هوشمند تبدیل می کند

محققان موسسه ماشین آلات و مواد کره جنوبی (KIMM) فناوری جدیدی توسعه داده اند که می تواند نحوه پخش صدا در تلویزیون های هوشمند و صفحه نمایش های بزرگ را تغییر دهد.

گزارش کردن خدمات فناوری یک مرحله ایاین فناوری با استفاده از موتورهای ویبره، سطح نمایشگر را به یک بلندگوی بزرگ تبدیل می کند و صدا را از قسمت های مختلف صفحه پخش می کند. مهمترین ویژگی این سیستم هماهنگی محل صدا با موقعیت اشیا و افراد در تصویر است.

محققان کره جنوبی برای آزمایش فناوری خود، یک صفحه نمایش تقریبا 100 اینچی ساخته اند که از 80 موتور الکترومغناطیسی برای تولید صدا استفاده می کند. آزمایشات اولیه نشان می دهد که این سیستم می تواند محل انتشار صدا را با دقت بالایی کنترل کرده و همزمان با حرکت اجسام در تصویر آن را تغییر دهد.

در تلویزیون های معمولی تصویر و صدا از دو قسمت مجزا تولید می شود. کاربران تصاویر افراد را روی صفحه می بینند، اما صدای آنها را از بلندگوهای داخلی یا نوارهای صوتی اطراف تلویزیون می شنوند. این تفاوت باعث می شود که مکان واقعی انتشار صدا با موقعیت منبع آن در تصویر مغایرت داشته باشد.

فناوری جدید بر این محدودیت غلبه می کند. به عنوان مثال، اگر شخصی در گوشه سمت چپ بالای صفحه صحبت کند، صدای او نیز از همان ناحیه شنیده می شود. همچنین اگر توپی در تصویر حرکت کند، محل صدای آن با توجه به جهت حرکت توپ تغییر می کند. این ویژگی می تواند تجربه تماشای فیلم، مسابقات ورزشی و سایر محتوای بصری را واقعی تر کند.

مطالب مرتبط: تلویزیون TCL جدید رکورد روشنایی را شکست

نحوه پخش صدا در تلویزیون هوشمند با فناوری جدید

محققان کره جنوبی فناوری خود را بر اساس سیستمی به نام «نمایش یکپارچه ویدیو و صوتی مبتنی بر شبکه مدولار» توسعه داده اند. این سیستم به جای استفاده از بلندگوهای معمولی، از لرزش کنترل شده سطح نمایشگر برای تولید امواج صوتی استفاده می کند.

نمونه اولیه این فناوری از یک فیلم LED شفاف بر روی یک پانل آلومینیومی تشکیل شده است. محققان 80 موتور کویل صوتی در پشت این پنل نصب کرده اند. این موتورها که با علامت اختصاری VCM شناخته می شوند، نقش اصلی را در تولید و کنترل صدا دارند.

موتورهای VCM نوعی محرک الکترومغناطیسی هستند که حرکت رفت و برگشتی را در پاسخ به سیگنال های الکتریکی انجام می دهند. این حرکت باعث لرزش سطح آلومینیومی صفحه می شود. ارتعاش پنل نیز باعث حرکت هوای اطراف و ایجاد امواج صوتی می شود.

این فرآیند بسیار شبیه به عملکرد بلندگوهای معمولی است. در بلندگوهای معمولی، دیافراگم با حرکت خود امواج صوتی تولید می کند. در فناوری جدید، سطح نمایشگر همان نقش را بر عهده می گیرد و به منبع انتشار صدا تبدیل می شود.

البته تولید صدا از طریق لرزش صفحه، ایده کاملا جدیدی نیست. برخی از فناوری‌های موجود نیز از محرک‌های لرزشی برای تبدیل پنل به بلندگو استفاده می‌کنند. با این حال، محل انتشار صدا در بسیاری از این سیستم ها ثابت است و ابعاد نمایشگر نیز محدودیت هایی را برای عملکرد صدا ایجاد می کند.

محققان KIMM سعی کرده اند با کنترل دقیق ارتعاشات بر این محدودیت ها غلبه کنند. سیستم جدید می تواند محل تولید صدا را در قسمت های مختلف صفحه تغییر دهد. همچنین طراحی ماژولار آن امکان استفاده از این فناوری را در صفحه نمایش هایی با اندازه های مختلف فراهم می کند.

مهمترین چالش فنی این روش، انتقال ارتعاش در سراسر پانل است. هنگامی که یک موتور فعال می شود، ارتعاش ایجاد شده لزوما در همان نقطه باقی نمی ماند. امواج ارتعاشی روی یک سطح جامد حرکت می کنند و ممکن است با ارتعاش سایر موتورها تداخل داشته باشند. این پدیده کنترل دقیق محل انتشار صدا را دشوار می کند.

مطالب مرتبط: بهترین تلویزیون های گیمینگ بازار ایران

نقش الگوریتم های پیشرفته و هوش مصنوعی

برای حل مشکل انتقال ارتعاش، محققان ابتدا رفتار قسمت های مختلف نمایشگر را بررسی کردند. آنها پاسخ هر ناحیه از پانل به ارتعاش موتورهای الکترومغناطیسی را اندازه گرفتند تا رابطه بین سیگنال های ورودی و محل ارتعاش را تعیین کنند.

سپس از روشی ریاضی به نام «شبه معکوس مور-پنروز» استفاده کردند. این روش به سیستم اجازه می دهد تا ولتاژ مناسب برای هر موتور را محاسبه کند و ارتعاشات را در یک منطقه خاص از نمایشگر متمرکز کند.

در این فرآیند، سیستم به سادگی موتور را به نزدیک ترین مکان مورد نظر فعال نمی کند. در عوض، چندین موتور را به صورت هماهنگ کنترل می کند تا ترکیب ارتعاشات آنها یک میدان صوتی محلی ایجاد کند. این فیلد با توجه به حرکت منبع صدا در تصویر قابل جابجایی است.

اما کنترل همزمان تعداد زیادی موتور مشکلات دیگری را ایجاد می کند. ارتعاشات مختلف ممکن است یکدیگر را تقویت یا خنثی کنند. همچنین همه موتورها توانایی یکسانی در انتقال لرزش به قسمت های مختلف پنل ندارند. این تفاوت ها می تواند محاسبات سیستم را پیچیده و ناپایدار کند.

محققان الگوریتمی به نام «تحریک انتخابی» برای حل این مشکل ایجاد کرده اند. این الگوریتم موتورهایی را که تاثیر خوبی بر ارتعاش ناحیه مورد نظر ندارند را از محاسبات خارج می کند. چنین روشی به سیستم کمک می کند تا سیگنال های مناسب تری را برای کنترل محل تولید صدا در تلویزیون هوشمند محاسبه کند.

همچنین تیم تحقیقاتی روشی را برای اتصال مداوم سیگنال های صوتی متوالی طراحی کرده است. این ویژگی هنگام جابجایی منبع صدا از ایجاد وقفه و صداهای ناخواسته جلوگیری می کند یا آنها را کاهش می دهد.

یکی دیگر از ویژگی های مهم فناوری جدید استفاده از هوش مصنوعی برای شناسایی منابع صوتی است. سیستم هوشمند می تواند محل اشیاء و افراد تولید کننده صدا را در تصویر تشخیص دهد و صدای هر منبع را از ترکیب صداهای مختلف جدا کند.

به عنوان مثال، زمانی که چندین نفر در قسمت های مختلف صفحه نمایش حضور دارند، هوش مصنوعی می تواند موقعیت فردی را که صحبت می کند شناسایی کند. سپس سیستم صوتی صدای او را از قسمت مربوط به صفحه پخش می کند.

این فرآیند به صورت خودکار انجام می شود و نیازی به تعیین دستی محل هر صدا نیست. ترکیب هوش مصنوعی، محاسبات ریاضی و کنترل الکترومغناطیسی امکان هماهنگی آنی تصویر و صدا را فراهم کرده است.

مطالب مرتبط: کوچکترین تلویزیون لیزری جهان معرفی شد

دقت 99.9% فناوری جدید در تست های اولیه

محققان کره جنوبی عملکرد نمونه اولیه خود را در آزمایش های مختلف آزمایش کرده اند. نتایج نشان می دهد که سیستم در انتخاب نواحی مورد نظر برای انتشار صدا به دقت 99.9 درصد دست یافته است.

این عدد مربوط به دقت انتخاب ناحیه انتشار صدا است و نباید با کیفیت کلی صدای خروجی یا شباهت آن به سیستم های صوتی حرفه ای اشتباه گرفته شود.

همچنین آزمایشات نشان داده است که اختلاف دامنه ارتعاش بین نواحی فعال و غیرفعال صفحه نمایش به 35 دسی بل رسیده است. این نتیجه نشان می دهد که سیستم می تواند ارتعاش را در قسمت خاصی متمرکز کند و در عین حال میزان ارتعاش را در قسمت های دیگر بسیار کاهش دهد.

محققان همچنین از یک دوربین صوتی برای بررسی دقیق‌تر عملکرد این فناوری استفاده کردند. این تجهیزات امکان شناسایی و نشان دادن محل انتشار صدا را فراهم می کند. نتایج آزمایش تایید کرد که منبع صدا می تواند حرکت اجسام روی صفحه را دنبال کند.

نتایج این تحقیق در مجله Mechanical Science and Technology منتشر شده است. آزمایشات نشان داده است که فناوری جدید توانایی تمرکز موثر ارتعاشات در محدوده فرکانس های پایین و متوسط، کمتر از 500 هرتز را دارد.

این محدوده فرکانسی یکی از نکات مهم در ارزیابی عملکرد فناوری محسوب می شود. بلندگوهای حرفه ای باید طیف وسیعی از فرکانس ها را با کیفیت مناسب بازتولید کنند. بنابراین موفقیت در کنترل ارتعاشات زیر 500 هرتز به تنهایی به معنای دستیابی به تمام قابلیت های یک سیستم صوتی پیشرفته نیست.

همچنین، محققان توانایی تولید صداهای با فرکانس پایین را با فعال کردن چند ماژول به طور همزمان بررسی کرده‌اند. نتایج نشان می دهد که این روش می تواند جلوه های صوتی مشابه عملکرد یک ووفر بزرگ ایجاد کند.

با این حال، تولید فرکانس های پایین با قدرت زیاد و دستیابی به کیفیت صدای خوب در کل محدوده فرکانس دو چیز متفاوت هستند. عملکرد فناوری جدید در مقایسه با ساب ووفرهای مستقل و سیستم های صوتی حرفه ای هنوز نیاز به بررسی بیشتر دارد.

مطالب مرتبط: ساخت اولین سازه در فضا با ربات ASTRA بدون دخالت انسان

کاربرد فناوری جدید در تلویزیون هوشمند و خودرو

یکی از مزایای فناوری محققان کره جنوبی طراحی مدولار آن است. این طراحی باعث می شود که چندین واحد نمایشگر به یکدیگر متصل یا جدا شوند. در نتیجه می توان ابعاد سیستم را با توجه به کاربرد مورد نظر تغییر داد.

این ویژگی برای استفاده تجاری از فناوری بسیار مهم است. تلویزیون های خانه هوشمند، بیلبوردهای دیجیتالی و نمایشگرهای نمایشگاهی بزرگ در اندازه های مختلفی عرضه می شوند. ساختار ماژولار می تواند امکان تطبیق سیستم صوتی با این ابعاد مختلف را فراهم کند.

محققان بر این باورند که فناوری جدید علاوه بر تلویزیون های هوشمند خانگی در نمایشگرهای LED بزرگ و بردهای دیجیتال نیز استفاده خواهد شد. نمایشگاه ها، نمایش های تئاتر و آثار هنری چند رسانه ای از دیگر زمینه هایی هستند که می توانند از هماهنگی دقیق پخش صدا و تصویر بهره مند شوند.

نمایشگرهای داخل خودرو نیز یکی از کاربردهای احتمالی این فناوری است. استفاده از سطح نمایشگر برای انتشار صدا می تواند راه های جدیدی را برای ترکیب اطلاعات صوتی و تصویری در کابین خودرو ارائه دهد.

دکتر Dongjun Kim، محقق ارشد در مرکز تحقیقات همگرایی AX در موسسه KIMM، اعلام کرده است که تیم قصد دارد فناوری جدیدی برای نمایشگرهای LED ماژولار توسعه دهد.

او همچنین تاکید کرده است که محققان می‌خواهند این دستاورد را به یکی از فناوری‌های کلیدی نسل بعدی تبدیل کنند که می‌تواند در طیف وسیعی از نمایشگرها استفاده شود.

با وجود قابلیت های جدید، هنوز نمی توان این فناوری را جایگزین قطعی برای سیستم های صوتی اختصاصی دانست. کیفیت کلی صدا، قدرت خروجی و توانایی تولید فرکانس های مختلف از عواملی هستند که برای رقابت با تجهیزات صوتی حرفه ای مهم هستند.

دستاورد اصلی محققان در شرایط فعلی، کنترل دقیق موقعیت انتشار صدا است. این ویژگی مشکل ناهماهنگی فضایی صدا و تصویر را حل می کند و می تواند تجربه تماشای محتوا در صفحه نمایش های بزرگ را بهبود بخشد.

اهمیت این فناوری در صفحه نمایش های بزرگ بیشتر است، زیرا فاصله بین نمایش تصویر و منبع واقعی صدا قابل توجه است. در نمایشگرهای کوچک معمولا مغز انسان این تفاوت را به خوبی جبران می کند.

فناوری جدید کره جنوبی هنوز در مرحله نمونه اولیه است و محققان زمان خاصی را برای عرضه تجاری آن اعلام نکرده اند. با وجود این، آزمایش ها توانایی این سیستم را در هماهنگی موقعیت صدا و تصویر نشان داده است.

آخرین مورد: نابودی 99 درصد از ماهواره ها تنها با یک انفجار هسته ای در فضا