Der Klangkrieg

Die Geschichte ist voll von rivalisierenden Erfindern, die gegeneinander antreten, um bahnbrechende Kreationen auf den Markt zu bringen: Howe und Singer über die Nähmaschine, Bell und Gray über das Telefon, Edison und Swan über die Glühbirne. In vielen Fällen wurde der Gewinner zu einem bekannten Namen und Wirtschaftskapitän, während der Verlierer im Wesentlichen vergessen wurde.

In dieser Tradition beanspruchen nun jeweils zwei Erfinder eine neue Audiotechnologie, von der Firmenkunden sagen, dass sie in den nächsten fünf Jahren einen riesigen Markt haben wird. Es wird als Richtschall bezeichnet und verwendet einen Ultraschallsender, um einen laserähnlichen hörbaren Schallstrahl zu schießen, der so fokussiert ist, dass nur Personen innerhalb eines schmalen Weges ihn hören können. Es ist phänomenal, sagt Simon Beesley, Audio-Marketing-Manager für den europäischen Geschäftsbereich von Sony. Bisher hat Sony nur eine Handvoll Richtschallsysteme für Spezialinstallationen in Geschäften und an anderen Orten verkauft, aber letztendlich, so Beesley, wird dies ohne Frage ein Milliarden-Dollar-Produkt sein.

Crispr-Kits für Menschen

Das Feuer der Erfindung entfachen

Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom Mai 2004



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Aber wer wird diesen milliardenschweren Preis für sich beanspruchen? Elwood Woody Norris von Poway, der in Kalifornien ansässigen American Technology Corporation (ATC), und F. Joseph Pompei von Watertown, MA's Holosonic Research Labs, haben sich das gleiche wissenschaftliche Prinzip zunutze gemacht, um konkurrierende Richtschallsysteme zu entwickeln, und jeder besteht auf seiner Version wird die Akustik verändern. Norris und Pompei stellen sich beide eine vierköpfige Familie vor, die in einem Auto sitzt und vier verschiedene Musikstücke oder Radiosendungen gleichzeitig genießt – ohne Kopfhörer. Sie sehen auch Werbetafeln oder Displays auf Straßenebene in Einzelhandelsgeschäften, die jeweils nur einen vorbeigehenden Verbraucher ansprechen, oder eine überfüllte Messe, in der die Kakophonie Tausender Produktvorführungen durch Tausende von fokussierten Schallstrahlen ersetzt wird, die auf ihre eigenen beschränkt sind Exponate. Anstatt ein Megaphon zu verwenden, könnte ein Polizeibeamter Menschenmengen kontrollieren, indem er seine Stimme nur auf eine Person richtet, die eine Störung verursacht. Das ultimative Ziel, so die beiden Erfinder, ist es, einen Großteil der jährlich Millionen verkauften Lautsprecher für Home-Entertainment- und PC-Systeme durch Richtschallgeräte zu ersetzen.

Sie teilen vielleicht eine Vision, doch diese duellierenden Erfinder könnten unterschiedlicher kaum sein. Woody Norris ist ein 65-jähriger Einzelgänger an der Westküste ohne Hochschulabschluss, der den größten Teil seiner formalen Ausbildung vor mehr als 40 Jahren als Radartechniker bei der US-Luftwaffe erhielt. Als Inhaber eines einst wertvollen, aber seit langem abgelaufenen Patents für diagnostischen Ultraschall hat der autodidaktische Erfinder mit der Erfindung von Audiogeräten, darunter ein hörgerätegroßes FM-Radio, ein persönliches Vermögen in zweistelliger Millionenhöhe gemacht , eine Reihe von Flash-Speicher-Sprachrekordern und Auto-Audiosystemen sowie mehrere Modelle von Mobiltelefon-Headsets. Er arbeitet seit einem Großteil des letzten Jahrzehnts an dem, was er Hyperschall-Sound nennt, und behauptet, 40 Millionen US-Dollar in seine Entwicklung investiert zu haben. Er hat ein intuitives Verständnis von Physik und Elektronik, sagt Curt Edgar, Senior Manager for Advanced Technology bei DaimlerChrysler, der sich mit Norris zu Vorführungen getroffen hat. Er hat auch eine unglaubliche Ausdauer.

Im Gegensatz dazu ist Joe Pompei ein 30-jähriger Ostküsten-Unternehmer mit beeindruckenden Bildungsabschlüssen, aber wenig Erfahrung als Erfinder: Sein Audio-Spotlight-System ist seine erste große Erfindung. In der High School und in den Pausen vom College, während er Teilzeit für Bose, den Lautsprecherhersteller in Framingham, MA, arbeitete, bemerkte Pompei die Grenzen traditioneller Lautsprecher. Aber die Führungskräfte von Bose waren nicht daran interessiert, von einem 20-Jährigen über die Zukunft des Sounds zu erfahren. Nach seinem Abschluss in Elektrotechnik am Rensselaer Polytechnic Institute absolvierte er seinen Master in Psychoakustik an der Northwestern University. Er sagt, dass er dort Mitte der 1990er Jahre die Idee hatte, geräuschlosen Ultraschall als eine Möglichkeit zu verwenden, hörbaren Klang zu erzeugen. Ich galt als verrückter Wissenschaftler, erinnert sich Pompei.

Das Grundprinzip demonstrierte er erstmals am MIT Media Laboratory. Während seiner Doktorarbeit am MIT im Jahr 2002 gründete Pompei Holosonic und stärkte das Unternehmen mit nur wenigen Tausend Dollar seines eigenen Forschungsstipendiums. Pompejis System verhält sich wirklich wie ein Scheinwerfer, sagt David Rabkin, Vizepräsident für Technologie am Bostoner Museum of Science, das das System in einer Ausstellung verwendet. Sie richten den Strahl auf eine Person und beleuchten sie mit Ton. Aber sobald Sie den Balken verlassen, lässt der Ton schnell nach.

Die Technologien und die Visionen der Erfinder sind auffallend ähnlich. Es ist also wahrscheinlich, dass die Unterschiede in ihrer Persönlichkeit, ihrem Hintergrund und ihrer Geschäftstaktik entscheidende Faktoren bei der Entscheidung sein werden, wer als erster die Hindernisse überwindet – einschließlich hoher Kosten, fehlender Massenproduktionsstandards und Leistungsknicke – die zwischen ihnen und ihnen stehen die lukrativen Märkte, die sich beide vorstellen. Welcher von ihnen, wenn überhaupt, spricht Bände über den relativen Wert von Bildung und Erfahrung, Jugend und Weisheit – und vielleicht Glück und Timing – bei der Sicherung des Platzes eines Erfinders in der Geschichte.

Dinge hören

Eines haben Pompei und Norris gemeinsam: Jeder lernte schnell, dass er auf der Jagd nach Richtungsschall einen Weg beschritt, den andere zuvor beschritten hatten. Norris sagt, dass er Ende der 1970er Jahre die Idee zu seinem Hypersonic Sound-System hatte. Er hatte vor kurzem durch den Verkauf von Aktien eines seiner Startups Geld gesammelt und suchte eifrig nach seinem nächsten großen Ding. Ich war unwissend und naiv genug, um zu glauben, dass ich der Erste war, der daran dachte, sagt er. Aber als er alte Patente und Veröffentlichungen recherchierte, kamen Namen aus der Wand. Die Leute versuchen das seit fünfzig Jahren. Pompejis eigene Recherchen ergaben, dass große japanische Unternehmen das Konzept in den frühen 1980er Jahren untersucht hatten, ihre Suche jedoch aufgegeben hatten, da sie vermuteten, dass die Technik verzerrte Klänge erzeugen oder zu viel Leistung erfordern würde, um von Nutzen zu sein.

Sowohl Norris als auch Pompei glauben, die meisten Probleme gelöst zu haben, die ihre Vorgänger behindert haben. Jedes ihrer Systeme enthält einen Signalprozessor, einen Verstärker und ein plattenförmiges Gerät, das Ultraschallstrahlen aussendet. In seinem Labor in einem Vorort von San Diego schließt Norris seinen Hypersonic Sound-Emitter an einen gewöhnlichen tragbaren CD-Player an, um draußen auf dem Parkplatz eine Vorführung zu machen. Wenn er das Gerät auf einen etwa 20 Meter entfernten Besucher richtet, kann der Besucher Klänge von einem Wasserfall bis hin zu Jazzmusik deutlich hören. Aber wenn Norris den Sender nach links oder rechts oder zum Himmel richtet, hört der Besucher überhaupt keinen Ton. Im Konferenzraum des Labors richtet Norris den Sender auf Wände und reflektiert die Schallstrahlen so, dass sie von Stellen an der Wand zu kommen scheinen und nicht vom Gerät selbst.

Es ist leicht zu verstehen, warum direktionaler Sound cool ist, aber zu verstehen, wie er funktioniert, ist viel schwieriger. Herkömmliche Lautsprecher erzeugen hörbare Schallwellen, die sich in alle Richtungen ausbreiten wie Wellen von einem in einem Teich geworfenen Kieselstein. Die Geräte von Norris und Pompeji erzeugen stattdessen schmale, laserähnliche Strahlen von Ultraschallwellen mit einer Frequenz von über 20.000 Hertz, der oberen Grenze dessen, was das menschliche Ohr wahrnehmen kann. Sowohl hörbare Schallwellen von herkömmlichen Lautsprechern als auch Ultraschallwellen von einem Richtschallsystem verzerren, wenn sie sich durch die Luft bewegen; in einem traditionellen Soundsystem verschlechtert die Verzerrung den Klang, den ein Hörer letztendlich hört, geringfügig. Aber in einem Richtungsschallsystem ist die Verzerrung tatsächlich der Mechanismus, der den hörbaren Schall erzeugt, indem die Ultraschallwellen entlang eines geraden, schmalen Weges in hörbare Schallwellen mit niedrigerer Frequenz zerlegt werden.

Aufpumpen des Volumens

Die Wege der beiden Erfinder hingegen laufen auf einem Marktplatz-Schlachtfeld zusammen, auf dem Firmenkunden gewonnen und verloren werden. Der Zusammenstoß ist bereits heftig. Pompei sagt zum Beispiel, es sei das einzige Richtschallsystem, das in einem Fahrzeug eines großen Herstellers verbaut wurde.

wie groß ist das beobachtbare universum

Tatsächlich hat der Forschungssponsor DaimlerChrysler vor drei Jahren, als das Audio Spotlight Teil eines Projekts im MIT Media Lab war, tatsächlich einen Prototyp in ein Konzeptfahrzeug eingebaut, bei dem sich über jedem der vier Sitze in der Kabine Wandler befanden. Funktionell habe es funktioniert, sagt Edgar von Daimler. Aber es gab einen Hauptfehler: Die Strahlen prallten von den Sitzen und anderen Oberflächen ab und lenkten den Schall zwischen den Zonen ab. Aufgrund dieses Nachteils und der hohen Kosten des Systems verfolgte der Autohersteller es nicht weiter. Stattdessen nahm Edgar vor einem Jahr Kontakt mit Norris auf. ATC hat in Bezug auf Kosten, Herstellung und Leistung weitere Fortschritte gemacht, sagt Edgar. Sie sind ein paar Generationen jenseits von Holosonic. Dennoch muss das System von Norris noch in ein Fahrzeug eingebaut werden, und bei Daimler gibt es dazu keine unmittelbaren Pläne.

Norris gibt zu, dass er daran arbeitet, die Leistung seines Hypersonic Sound-Systems zu verbessern. Ein Problem ist die derzeitige Unfähigkeit der Technologie, tiefe Basstöne zu erzeugen, ein Mangel, den Pompejis System teilt. Aber Norris sagt, dass Sony das Produkt bereits in Europa einführt. Beesley von Sony bestätigt, dass das Unternehmen bis heute Hunderte von Hypersonic Sound-Systemen vertrieben hat, die es in seine Plasma-Videobildschirme für Spezialanwendungen integriert. Kaufhäuser, Banken und Museumsaussteller nutzen die Technologie, um Kunden und Besucher in bestimmten Bereichen zu beschallen. Es hat ein riesiges Potenzial, sagt Beesley. Die Haupteinschränkung des Systems sei der Preis. Es ist im Moment so ziemlich handgefertigt, sagt er, und kostet etwa 1.000 US-Dollar pro Einheit. Wir prüfen verschiedene Industriedesigns, um die Herstellung billiger und einfacher zu machen. Das Ziel ist ein Preis von weniger als 100 US-Dollar pro Installation. Laut Edgar von Daimler ist ein ähnlicher Preis unerlässlich, um die Richtschalltechnologie mit herkömmlichen Auto-Stereolautsprechern wettbewerbsfähig zu machen.

Mit 1.000 bis 2.000 US-Dollar pro System leidet Pompejis Audio Spotlight unter dem gleichen Syndrom der hohen Kosten und der geringen Produktionsmenge. Frühe Kunden wie Steelcase, das es für Büroumgebungen testet, und Cisco, das es in Unternehmenslobbys installiert hat, haben jeweils nur wenige Einheiten gekauft.

Während ATC und Holosonic darum kämpfen, ihre Systeme von High-End-Kuriositäten in Haushaltsgeräte umzuwandeln, verlässt sich Norris laut Norris auf seine Patente, um sein geistiges Eigentum auf dem Markt zu schützen. An dieser Front scheint er Pompeji im Vorteil zu haben. Norris hat ungefähr 20 erteilte Patente zu verschiedenen Aspekten der Richtschalltechnologie, und er sagt, dass 20 weitere anhängig sind. Pompeji sagt, er habe etwa ein Dutzend Patente angemeldet, darunter zwei wichtige, aber bisher nur eines.

Angesichts der Ähnlichkeit in den Technologien und Visionen von Pompeji und Norris wird der Schreikampf wahrscheinlich lauter. Einig sind sich die beiden Erfinder: Richtschall hat echte langfristige Chancen, insbesondere wenn es darum geht, den vor mehr als 80 Jahren erfundenen, allgegenwärtigen Lautsprecher zu verdrängen. Selbst die besten Lautsprecher, da sind sie sich einig, sind verzerrungsempfindlich, und ihr omnidirektionaler Klang nervt Leute in der Nähe, die nicht zuhören wollen. Es bleibt abzuwarten, welcher dieser beiden Erfinder die Alexander Graham Bell des gerichteten Klangs und welcher die Elisha Gray werden wird.

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