Ascoltare musica con altoparlanti in grafene della dimensione di piccoli francobolli o con trasduttori a vibrazione? Novità per l’audio di smartphone e dispositivi portatili per ascoltare musica e suoni in modo nuovo

Se pensiamo all’incredibile evoluzione tecnologica degli ultimi anni anche del settore audio, con gli altoparlanti si è rimasti più o meno al punto di partenza. Nella tecnologia dedicata al consumo di musica in pochi decenni siamo passati da radio a transistor grandi come lavatrici ad ipod tascabili con milioni di brani. Gli attuali smartphone connessi in streaming consentono di godere di qualsiasi contenuto audio o video, mentre le grosse scatole dei vecchi televisori a valvole si sono tramutati in schermi gigandi ultrapiatti.

Tutto si è miniaturizzato nell’era digitale di circuiti integrati e microconduttori, ma in generale tutta levoluzione tecnologica si è sempre distinta per avere miniaturizzato gli apparecchi per produrre, guardare, ascoltare contenuti. Eppure se pensiamo al modo in cui viene diffusa nell’aria la musica che ascoltiamo, in tutti questi anni ben poco è cambiato. Non è detto che in futuro non possano arrivare anche in questo campo interessanti novità, dagli altoparlanti in grafene fino a quelli a vibrazione per ascoltare musica ma anche per comunicare in modo diverso.

Storia degli altoparlanti

Il primo altoparlante per diffondere suoni è stato realizzato nel 1925 dagli ingegneri Edward W. Kellogg e Chester W. Rice. A loro si deve il genio di avere inventato un sistema capace di trasformare un segnale elettrico in vibrazioni e quindi in onde sonore. L’altoparlante da allora è costituito da una bobina mobile che al passare della corrente elettrica spinge avanti e indietro una membrana che produce il suono. Ancora oggi nelle casse hi-fi così come nei televisori si utilizza questo sistema per diffondere suoni è musica.

Certo in quasi 100 anni di storia degli altoparlanti sono stati fatti molti progressi. Sono nati sistemi elettrostatici, altoparlanti a nastro o planari con tecnologie costruttive sempre più performanti. Il suono è notevolmente migliorato e le dimensioni, a parità di potenza delle casse acustiche, si sono ridotte considerevolmente. Ma il principio di funzionamento fondamentalmente è rimasto lo stesso. Un discorso simile riguarda l’audio dei dispositivi portatili.

Altoparlanti degli smartphone

Le caratteristiche degli smartphone negli ultimi anni sono migliorate in maniera prodigiosa come capacità di calcolo, prestazioni, dimensioni, qualità dello schermo. Oggi abbiamo in tasca dispositivi molto più potenti di pc e macchine fotografiche digitali di 10 anni fa. Ma l’audio dei cellulari moderni è rimasto praticamente lo stesso dei primi telefoni, o quasi. I produttori si impegnano al massimo per migliorare il suono dei nuovi modelli, ma non possono fare più di tanto. Gli altoparlanti dei telefoni suonano ancora in modo metallico.

I moderni micro altoparlanti hanno un magnete permanente e una bobina mobile collegata ad un diaframma che spinge l’aria per creare un suono. Ma sono troppo piccoli e la potenza non può essere incrementata più di tanto per evitare problemi di surriscaldamento e di consumo della batteria. Ecco perchè l’invenzione dei ricercatori dell’Università di Exeter può essere rivoluzionaria. Gli altoparlanti in grafene probabilmente sono il tassello mancante di questa storia.

Cos’è il grafene?

Il Grafene è un singolo strato di grafite, quello sulla punta delle comuni matite, ma dallo spessore di un atomo. E’ stato scoperto nel 2004 quasi per caso da due ricercatori che lavoravano presso l’Università di Manchester che con questa scoperta hanno vinto il Premio Nobel nel 2010. E’ ritenuto il materiale del futuro perchè consentirà di avere prestazioni molto superiori dai dispositivi elettronici e non solo. Si tratta infatti di un materiale molto duro e resistente, anche agli acidi, dieci volte più forte dell’acciaio e leggerissimo, sei volte più leggero dell’acciaio. Per questo motivo potrà venire impiegato in molteplici settori, dagli aeroplani, ai razzi, fino alle automobili ai pc e ai dispositivi portatili.

Mentre in tutto il mondo si depositano nuovi brevetti, anche l’Unione Europea ha finanziato la ricerca sul Grafene con un miliardo di euro. La migliore caratteristica di questo materiale è che può condurre elettricità. Quindi può essere utilizzato come transistor, con maggiore efficienza rispetto al silicio e anche come emettitore di luce al posto dei diodi. Ciò significa ad esempio processori più veloci e che consumano meno negli smarphone e nei tablet, ma anche schermi sottilissimi e flessibili per una infinità di applicazioni che oltre ai dispositivi mobili includono la possibilità di dotare di display confezioni di prodotti, vestiti, vetri di automobili e chissà cos’altro ancora.

Le potenzialità del Grafene sono enormi ma ci sono alcuni problemi che gli scienziati non hanno ancora risolto per realizzare semiconduttori super veloci. A breve però il suo utilizzo sembra possa comunque aumentare la velocità dei chip dei dispositivi. Secondo una recentissima scoperta dei ricercatori dell’università di Stanford, avvolgendo i milioni di piccoli cavi che trasportano i dati in uno strato protettivo di grafene, si potrebbe aumentare la velocità fino al 30 per cento. Sarà la prima realizzazione pratica di questa promessa della tecnologia del futuro, ma non l’unica.

Altoparlanti di grafene

Il grafene come abbiamo visto promette meraviglie nel campo delle nanotecnologie, ma ha anche ottime capacità termo acustiche. È sufficiente che una corrente elettrica ne attraversi un suo sottilissimo strato perchè, scaldandosi e raffreddandosi, il grafene si possa espandere e contrarre generando onde sonore. Nei nuovi altoparlanti in grafene sviluppati dai ricercatori non c’è nessuna parte in movimento e il consumo è ridottissimo. Inoltre può combinare in un unico chip altoparlante, amplificatore ed equalizzatore grafico.

Non è certo la prima volta che si utilizzano i principi della termoacustica. Ma trasformare l’energia termica in suono è sempre stato considerato un processo altamente inefficiente. L’utilizzo del grafene sembra annullare alcuni limiti aprendo nuove prospettive nel campo delle tecnologie audiovisive. I nuovi altoparlanti in grafene sarebbero perfetti negli smartphone e nei dispositivi portatitili, ma ad attenderli ci sono anche innumerevoli applicazioni in ambito medico e scientifico.

Altoparlanti a vibrazione

Gli altoparlanti a vibrazione sfruttano il classico principio della trasmissione delle onde sonore. Negli altoparlanti tradizionali lo spostamento del cono muove le molecole d’aria che vengono diffuse fino alle nostre orecchie. Ma nulla vieta di fare vibrare qualsiasi oggetto per ottenere questo scopo. Tutto avviene attraverso un trasduttore da applicare su una superficie che vibrerà proprio come un altoparlante. Sul mercato esistono diversi modelli ma in questo articolo parleremo del modello di Origaudio, giovane società americana specializzata nella realizzazioni di diffusori alternativi nella forma o nei materiali.

Rock-it è un altoparlante portatile a vibrazione che collegato a lettori mp3 o smartphone al posto delle cuffie, può trasformare qualsiasi superficie in una fonte sonora. Vi svegliate la mattina e volete collegarlo alla tazza del latte? Guardate fuori dalla finestra e volete collegarlo al vetro? Gli esperimenti che si possono fare attaccando Rock-it a bottiglie, contenitori, scatole, cappe della cucina, forni e via di seguito sono infiniti. Ognuno puòprovare il materiale e la forma per cui la qualità audio risulterà migliore.

Guardando il video ci si può fare un’idea: funziona meglio su scatole grandi e contenitori vuoti, che fungono da cassa di risonanza. Questo piccolo e per certi versi geniale altoparlante a vibrazione negli Usa costa meno 50 dollari, mentre in Italia lo si può trovare su siti online specializzati in audio.

Trasmissione suono con il tatto

Sfrutta più o meno lo stesso principio degli altoparlanti a vibrazione uno studio di trasmissione del suono silenziosa sviluppato nei laboratori della Disney research di Pittsburgh. Potrebbe rivoluzionare il modo in cui comunichiamo attraverso le persone o le cose grazie alle vibrazioni. L’idea è la versione tecnologica dell’Ishin-Denshin, un concetto tradizionale giapponese di comunicazione interpersonale che avviene attraverso una tacita comprensione reciproca.

L’installazione interattiva si compone di un microfono in grado di registrare i suoni trasformandoli in un segnali ad alta tensione e bassa corrente. Questi suoni creano un campo elettrostatico modulato non udibile attorno al corpo della persona. Quindi delle piccole vibrazioni che possono venire trasmesse ad un altro corpo umano o ad un oggetto attraverso il tatto.

Toccando il lobo dell’orecchio il suono viene trasferito in modo silenzioso solo alla persona che viene toccata. Dopo aver parlato al microfono, se si tocca delicatamente qualsiasi oggetto, l’oggetto si trasforma in un altoparlante e riproduce il messaggio registrato. Ovviamente la tecnologia Ishin-Den-Shin può avere molte applicazioni nella vita quotidiana. Segreti, messaggi e sussurri possono essere trasmessi da persona a persona in contatto fisico con ogni altri e la Disney conta di utilizzare il dispositivo per creare esperienze di narrazione “magiche” presso le sue attrazioni.