Crédit : Université des sciences et technologies de Pohang

Une technologie capable de diffuser un son à un seul auditeur, digne d’un film d’espionnage, pourrait bientôt devenir réalité. Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) ont mis au point un système de haut-parleurs qui peut diriger la parole vers une personne en particulier. Leurs travaux sont publiés dans la revue Nature Communications .

La lumière et le son se comportent différemment. La lumière d’une lampe torche ou d’un laser se propage en ligne droite, tandis que le son se diffuse facilement dans toutes les directions ; c’est pourquoi on peut entendre une voix par-dessus un mur. La question « Le son, comme la lumière, pourrait-il être diffusé uniquement là où on le souhaite ? » a conduit l’équipe à concevoir MiPAL, un haut-parleur hautement directionnel.

En modulant les ultrasons avec un contenu audible, ce système peut diffuser le son uniquement dans une zone ciblée. Une technologie représentative est le haut-parleur à réseau paramétrique (PAL), qui utilise l’interaction non linéaire de deux ondes ultrasonores dans l’air pour générer et concentrer un son audible dans une direction précise.

Comparées aux enceintes conventionnelles, les enceintes PAL permettent de concentrer le son dans une zone beaucoup plus restreinte. Cependant, les systèmes traditionnels nécessitent des dizaines, voire des centaines, d’émetteurs ultrasoniques, agencés avec précision et contrôlés individuellement, ce qui les rend coûteux et complexes. Les conceptions plus récentes des enceintes PAL ont simplifié le matériel, mais la membrane vibrante peut également générer des modes de vibration indésirables, provoquant des fuites sonores latérales et compromettant la directivité.

Enregistrement audio d’une source vocale à large bande (annonce du terminus du métro de New York, ligne R160). Licence CC0 1.0 Universal (domaine public). Crédit : Nature Communications (2026). DOI : 10.1038/s41467-026-73604-0

Deux métamatériaux, deux rôles

L’équipe a résolu ce problème en intégrant deux types de métamatériaux dans un seul transducteur ultrasonore. Une métasurface acoustique a été montée à l’avant. Agissant comme une lentille acoustique, elle transforme les fronts d’onde ultrasonores irréguliers émis par le diaphragme en un faisceau droit et étroit, à la manière d’un laser.

Des métamatériaux élastiques ont été placés à l’arrière. Fonctionnant davantage comme une barrière acoustique, ils suppriment les vibrations indésirables à certaines fréquences et empêchent le son de se propager latéralement. De fait, ce dispositif offre une double protection : il concentre le son à l’avant et bloque les bruits parasites à l’arrière.

De ce fait, le dispositif mono-élémentaire a permis de diffuser le son sur une plage de fréquences allant de 500 Hz à 10 kHz, soit plus de quatre octaves, couvrant une large portion du spectre audible. Les chercheurs ont également mené une expérience simulant la configuration des sièges d’un avion, où différentes annonces ou musiques doivent parvenir à chaque passager sans déranger son voisin. Après avoir diffusé des signaux audio et musicaux réels et mesuré l’intensité sonore sous différents angles, ils ont observé une nette amélioration suite à l’ajout des méta-éléments élastiques.

Présentation du haut-parleur paramétrique à réseau intégré de métamatériaux (MiPAL). Crédit : Nature Communications (2026). DOI : 10.1038/s41467-026-73604-0

Conçu pour des environnements pratiques

Un autre avantage clé réside dans la facilité de fabrication et d’adaptation. Les structures métamatérielles sont modulaires et peuvent être produites par impression 3D, ce qui permet de repenser facilement le dispositif pour différentes configurations d’espacement des sièges, d’angles et autres conditions de fonctionnement.

Une fois commercialisée, cette technologie pourrait permettre aux passagers des avions et des trains d’écouter des annonces ou des contenus personnalisés sans déranger leur voisin. Dans les musées et les salles d’exposition, les explications pourraient être diffusées uniquement aux visiteurs se tenant devant une installation particulière. Ce « son que je suis le seul à entendre », jusqu’ici réservé aux films, pourrait bientôt faire partie de notre quotidien.

« En concevant conjointement les métamatériaux et le dispositif ultrasonique comme un système unique, nous avons surmonté les limitations liées au coût, à la complexité et à la flexibilité de conception », a déclaré le professeur Junsuk Rho. « La recherche sur les métamatériaux acoustiques et élastiques s’est longtemps cantonnée à la validation de principes et à la démonstration de concepts. Cette étude est la première à intégrer des métamatériaux dans des dispositifs fonctionnels et à démontrer leur potentiel d’application pratique. »

https://postech.ac.kr/eng/research/research_results.do?mode=view&articleNo=49063