Nieuwe microfoon hoort iedere stem in geroezemoes

Mensen zijn moeilijk te verstaan als ze door elkaar praten. Een grote schijfvormige microfoon scheidt hun stemmen.

Eén microfoon, in het centrum van een schijf van 40 centimeter doorsnee, is genoeg om door elkaar pratende sprekers in een lawaaiige omgeving ieder apart toch goed te ‘horen’.

Mensen met een goed gehoor kunnen dat zelf al. Microfoons zijn er slecht in. Slechthorende mensen ook, en een gehoorapparaat verhelpt het probleem niet. Misschien kan de pannekoekenbord-microfoon in de toekomst worden verkleind tot een gehoorapparaat. Daarover speculeren de uitvinders van die schijf, van de afdeling elektro- en computertechniek van de University of Durham in North Carolina (VS) deze week in een publicatie in PNAS.

Het cocktailparty-probleem is berucht, zowel bij slechthorenden als bij geluidsanalisten. Mensen die afluisterapparatuur plaatsen zouden ook dolgraag de deelnemers aan een geheim gesprek kraakhelder willen onderscheiden.

Geluidsonderzoekers hebben dat al vaak geprobeerd. Er zijn twee methoden. De ene probeert de verschillende sprekers te herkennen, bijvoorbeeld aan hun uitspraak en spraakfrequenties. Dat lukt niet erg goed. De andere methode is om met rijen microfoontjes de herkomst van de signalen te scheiden.

De Durham-ingenieurs namen één microfoon. Ze bouwden 36 taartpuntvormige golfgeleiders die samen één cirkel vormen. In het midden zit die ene microfoon. Iedere golfgeleider bevat een veertigtal ‘resonatoren’ die ieder één bepaalde frequentie goed doorlaten. Ze schrijven in hun deze week verschenen publicatie dat ze daarbij aan het menselijk slakkenhuis dachten. Daarin ‘past’ op één plaats ook steeds één frequentie.

Die golfgeleiders met resonatoren zijn 3D-geprint van akoestisch metamateriaal. Zo’n metamateriaal reageert onnatuurlijk op geluidsgolven. Normaal maakt geluidsdruk dat materiaal eraan toegeeft en ingedeukt wordt, of opzij gaat in de richting van de druk. Een metamateriaal zet uit onder invloed van geluidsdruk. De 36 golfgeleiders ‘vervormen’ het binnenkomende signaal ieder op hun eigen manier. Analysesoftware wees de woorden uit drie luidsprekers (die klonken als in een gesprek, deels door elkaar) met meer dan 95 procent nauwkeurigheid toe aan de goede luidspreker.

Waarom dat akoestische metamateriaal nodig is, leggen de onderzoekers niet uit. Wel laten ze zien dat golfgeleiders zónder metamateriaal slecht presteren.