Ljudkriget

Historien är full av rivaliserande uppfinnare som kämpar mot varandra för att föra ut banbrytande skapelser på marknaden: Howe och Singer över symaskinen, Bell och Grey över telefon, Edison och Swan över glödlampan. I många fall fortsatte vinnaren att bli ett känt namn och industrichef, medan förloraren i princip glömdes bort.

Nu, i samma tradition, gör två uppfinnare anspråk på en ny ljudteknik som företagskunder säger kommer att ha en enorm marknad inom de kommande fem åren. Känd som riktningsljud använder den en ultraljudssändare för att skjuta en laserliknande stråle av hörbart ljud så fokuserat att bara människor på en smal väg kan höra den. Det är fenomenalt, säger Simon Beesley, en audiomarketingchef för Sonys europeiska affärsdivision. Hittills har Sony bara sålt en handfull riktningsljudsystem för specialinstallationer i butiker och på andra platser, men i slutändan, säger Beesley, kommer detta utan tvekan att bli en produkt som kostar mer än miljarder dollar.

Den här historien var en del av vårt majnummer 2004

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Men vem kommer att göra anspråk på det där miljardpriset? Elwood Woody Norris, från Poway, CA-baserade American Technology Corporation (ATC), och F. Joseph Pompei, från Watertown, MA:s Holosonic Research Labs, har utnyttjat samma vetenskapliga princip för att skapa konkurrerande riktningsljudsystem, och var och en insisterar på sin version kommer att förändra akustiken. Norris och Pompei föreställer sig båda en familj på fyra som sitter i en bil och njuter av fyra olika musikaliska val eller radiosändningar samtidigt – utan hörlurar. De ser också skyltar på gatunivå eller displayer i butiker som bara talar till en förbipasserande konsument åt gången, eller en fullsatt mässa där kakofonien av tusentals produktdemonstrationer ersätts av tusentals fokuserade ljudstrålar som är begränsade till sina egna. utställningar. Istället för att använda en megafon kunde en polis kontrollera folkmassor genom att rikta sin röst endast mot en person som skapar störningar. Det slutliga målet, säger båda uppfinnarna, är att ersätta ett stort antal av de miljontals högtalare som säljs varje år för hemunderhållning och persondatorsystem med riktade ljudenheter.

De kanske delar en vision, men dessa duellerande uppfinnare kan knappast vara mer olika. Woody Norris är en 65-årig ensamvarg på västkusten utan högskoleexamen som fick det mesta av sin formella utbildning under en period som radartekniker i det amerikanska flygvapnet för mer än 40 år sedan. Innehavaren av ett en gång värdefullt, men sedan länge utgånget patent på diagnostiskt ultraljud, har den självlärde uppfinnaren tjänat en personlig förmögenhet som han uppskattar ligger på tiotals miljoner dollar genom att uppfinna ljudenheter, inklusive en FM-radio i hörapparatstorlek , en rad röstinspelare med flashminne och billjudsystem, och flera modeller av mobiltelefonheadset. Han har arbetat med vad han kallar hypersoniskt ljud under stora delar av det senaste decenniet och säger sig ha investerat 40 miljoner dollar i utvecklingen. Han har en intuitiv förståelse för fysik och elektronik, säger Curt Edgar, senior manager för avancerad teknologi på DaimlerChrysler, som har träffat Norris för demonstrationer. Han har också en otrolig uthållighet.

I skarp kontrast är Joe Pompei en 30-årig östkustentreprenör med imponerande pedagogiska meriter men lite meritlista som uppfinnare: hans Audio Spotlight-system är hans första stora uppfinning. På gymnasiet och under raster från college, medan han arbetade deltid för Bose, Framingham, MA, högtalartillverkaren, noterade Pompei begränsningarna hos traditionella högtalare. Men, säger han, chefer på Bose var inte intresserade av att höra om framtiden för ljud från en 20-åring. Efter att ha tagit sin elektroingenjörsexamen från Rensselaer Polytechnic Institute fortsatte han med sin masterexamen i psykoakustik vid Northwestern University. Han säger att det var där, i mitten av 1990-talet, som han fick idén om att använda tyst ultraljud som ett sätt att producera hörbart ljud. Jag ansågs vara en galen vetenskapsman, minns Pompeji.

Han demonstrerade först grundprincipen vid MIT Media Laboratory. Medan han avslutade sin doktorsexamen vid MIT 2002, lanserade Pompei Holosonic, och startade företaget med bara några tusen dollar av sina egna forskningsstipendier. Pompeis system beter sig verkligen som en strålkastare, säger David Rabkin, vicepresident för teknologi vid Bostons Museum of Science, som använder systemet i en utställning. Du riktar strålen mot en person och lyser upp dem med ljud. Men när du väl kliver utanför strålen avtar ljudet snabbt.

Uppfinnarnas teknologier och visioner är slående lika. Så det är troligt att skillnaderna i deras personligheter, bakgrund och affärstaktik kommer att vara avgörande faktorer för att avgöra vem som är den första att övervinna vägspärrarna – inklusive höga kostnader, bristande massproduktionsstandarder och prestationsförändringar – som står mellan dem och de lukrativa marknaderna de båda föreställer sig. Vilken av dem som råder, om endera, kommer att tala mycket om det relativa värdet av utbildning och erfarenhet, ungdom och visdom – och kanske tur och timing – för att säkerställa en uppfinnares plats i historien.

Att höra saker

En sak som Pompei och Norris har gemensamt är detta: var och en lärde sig snabbt att i jakten på riktningsljud var han på väg nedför en stig som andra hade trampat tidigare. Norris säger att han först fick idén till det som har blivit hans Hypersonic Sound-system i slutet av 1970-talet. Han hade nyligen samlat in pengar genom att sälja aktier i en av sina nystartade företag och letade ivrigt efter sin nästa stora grej. Jag var okunnig och vettig nog att tro att jag var den första som tänkte på det här, säger han. Men när han forskade i gamla patent och publikationer, kom namn ur väggen. Folk har provat detta i femtio år. Pompeis egen forskning avslöjade att stora japanska företag hade tittat på konceptet i början av 1980-talet men övergett sin strävan och misstänkte att tekniken skulle producera förvrängt ljud eller kräva för mycket kraft för att vara till någon nytta.

Både Norris och Pompei tror att de har löst de flesta problem som hindrade deras föregångare. Vart och ett av deras system innehåller en signalprocessor, en förstärkare och en plattliknande enhet som skjuter ut ultraljudsstrålar. I sitt förortslaboratorium i San Diego kopplar Norris in sin Hypersonic Sound-sändare till en vanlig bärbar CD-spelare för en demonstration utanför på parkeringen. När han riktar enheten mot en besökare som står cirka 20 meter bort kan besökaren tydligt höra ljud från ett vattenfall till jazzmusik. Men när Norris pekar sändaren åt vänster eller höger eller upp mot himlen, hör besökaren inget ljud alls. Inne i labbets konferensrum riktar Norris sändaren mot väggar och studsar ljudstrålarna så att de verkar komma från fläckar på väggen, snarare än från själva enheten.

Det är lätt att se varför riktat ljud är coolt, men det är mycket svårare att förstå hur det fungerar. Traditionella högtalare genererar hörbara ljudvågor som sprider sig åt alla håll som krusningar från en sten som kastas i en damm. Norris och Pompeis enheter genererar istället smala, laserliknande strålar av ultraljudsvågor, som har en frekvens över 20 000 hertz, den övre gränsen för vad det mänskliga örat kan upptäcka. Både hörbara ljudvågor från traditionella högtalare och ultraljudsvågor från ett riktat ljudsystem förvrängs när de färdas genom luften; i ett traditionellt ljudsystem försämrar distorsionen något ljudet som en lyssnare i slutändan hör. Men i ett riktat ljudsystem är distorsionen faktiskt den mekanism som genererar det hörbara ljudet, och bryter ultraljudsvågorna till lägre frekvens, hörbara ljudvågor längs en rak, smal väg.

Pumpa upp volymen

De två uppfinnarnas vägar går å andra sidan samman på ett slagfält på en marknadsplats där företagskunder kommer att vinnas och förloras. Sammandrabbningen är redan hård. Pompei, till exempel, säger att hans är det enda riktade ljudsystem som har byggts in i ett fordon från en stor tillverkare.

Faktum är att för tre år sedan, när Audio Spotlight var en del av ett projekt vid MIT Media Lab, inkorporerade forskningssponsorn DaimlerChrysler verkligen en prototyp i en konceptbil, med givare placerade ovanför var och en av de fyra sätena i kabinen. Funktionellt fungerade det, säger Daimlers Edgar. Men det fanns ett huvudfel: strålarna studsade bort från sätena och andra ytor och avledde ljudet mellan zonerna. På grund av den nackdelen och de höga kostnaderna för systemet, fortsatte inte biltillverkaren med det. Istället tog Edgar för ett år sedan kontakt med Norris. ATC har tagit fler framsteg, när det gäller kostnader och tillverkning och prestanda, säger Edgar. De är ett par generationer bortom där Holosonic var. Ändå har Norris system ännu inte byggts in i ett fordon, och det finns inga omedelbara planer på Daimler att göra det.

Norris medger att han arbetar på att förbättra prestandan hos sitt Hypersonic Sound-system. En fråga är teknikens nuvarande oförmåga att producera låga bastoner, en brist som Pompeis system delar. Men Norris säger att Sony redan rullar ut produkten i Europa. Sonys Beesley bekräftar att företaget hittills har distribuerat hundratals Hypersonic Sound-system, som det integrerar med sina plasmavideoskärmar för specialapplikationer. Han säger att varuhus, banker och museiutställare använder tekniken för att sprida ljud till kunder och besökare i särskilda områden. Det har en enorm potential, säger Beesley. Systemets huvudsakliga begränsning, tillägger han, är dess pris. Det är ganska mycket handbyggt just nu, säger han, till en kostnad av cirka 1 000 dollar per enhet. Vi tittar på olika industridesigner för att göra det billigare och enklare att producera. Målet är ett pris på mindre än 100 USD per installation. Daimlers Edgar säger att en liknande prispunkt är avgörande för att göra riktningsljudsteknik konkurrenskraftig med traditionella bilstereohögtalare.

För $1 000 till $2 000 per system lider Pompeis Audio Spotlight av samma höga kostnads- och lågproduktions-kvantitetssyndrom. Tidiga kunder som Steelcase, som testar det för kontorsmiljöer, och Cisco, som har installerat det i företagslobbyn, har bara köpt några få enheter var.

När ATC och Holosonic tävlar om att förvandla sina system från avancerade kuriosa till hushållsartiklar, säger Norris att han förlitar sig på sina patent för att skydda sin immateriella egendom på marknaden. På den fronten verkar han ha fördelen på Pompei. Norris har ett 20-tal utfärdade patent som täcker olika aspekter av riktningsljudsteknologi, och han säger att ytterligare 20 är under behandling. Pompei säger att han har ett dussintal patentsökta, inklusive två viktiga, men bara ett som har utfärdats hittills.

Med tanke på likheten i Pompejis och Norris teknologier och visioner kommer ropmatchen sannolikt att bli högre. Det enda de två uppfinnarna kan komma överens om är att riktat ljud har verkliga långsiktiga möjligheter, särskilt när det kommer till att förskjuta den allestädes närvarande högtalaren, som uppfanns för mer än 80 år sedan. Även de bästa högtalarna, är de överens om, utsatta för distorsion, och deras rundstrålande ljud är irriterande för människor i närheten som inte vill lyssna. Vad som återstår att se är vilken, om någon av dessa två uppfinnare kommer att bli Alexander Graham Bell av riktat ljud, och vilken som kommer att bli Elisha Gray.

Dölj