ลองนึกภาพว่ากำลังคุยกับใครสักคน เห็นปากเขาขยับ แต่เสียงกลับดังมาจากแถวเท้า สมองเราชินกับเรื่องนี้จนแทบไม่รู้ตัว เพราะทีวีจอใหญ่เกือบทุกเครื่องทำแบบนั้น ภาพมาจากทั่วจอ แต่เสียงออกจากลำโพงใต้จอหรือซาวด์บาร์ที่วางอยู่ข้างล่าง นักวิจัยจาก Korea Institute of Machinery and Materials หรือ KIMM ของเกาหลีใต้เลยทำจอที่เปลี่ยนทั้งแผ่นให้เป็นลำโพง แล้วเลือกได้ว่าจะให้เสียงออกจากตรงไหนของจอ
ผลคือถ้าคนพูดอยู่มุมซ้ายบนของภาพ เสียงพูดก็ดังออกมาจากมุมซ้ายบน ใกล้ตำแหน่งปากของเขา และถ้ามีลูกบอลพุ่งข้ามจอ เสียงวืดก็วิ่งตามเส้นทางของลูกบอลไปด้วย
มอเตอร์ 80 ตัวหลังจอ 100 นิ้ว
ต้นแบบของทีมเป็นจอขนาดราว 100 นิ้ว ใช้ฟิล์ม LED แบบโปร่งใสติดบนแผ่นอะลูมิเนียม ด้านหลังติดมอเตอร์ Voice Coil หรือ VCM ไว้ 80 ตัว มอเตอร์เหล่านี้ขยับเดินหน้าถอยหลังตามสัญญาณไฟฟ้า ทำให้แผ่นจอสั่นและดันอากาศจนเกิดคลื่นเสียง หลักการเดียวกับกรวยลำโพงทั่วไป
เทคโนโลยีจอที่สั่นเป็นลำโพงได้ไม่ใช่ของใหม่ ทีวีบางรุ่นในตลาดก็ใช้ตัวสั่นหลังจอมาแล้ว แต่ตำแหน่งที่เสียงออกมักถูกล็อกไว้ตายตัว ทั้งยังติดข้อจำกัดเรื่องขนาดจอกับช่วงความถี่ สิ่งที่ KIMM ทำต่างออกไปคือขยับจุดกำเนิดเสียงได้แบบเรียลไทม์ และขยายขนาดจอได้ตามต้องการ
ยากตรงที่แรงสั่นไม่ยอมอยู่กับที่
ปัญหาใหญ่คือแรงสั่นจากมอเตอร์แต่ละตัวไม่ได้อยู่นิ่งตรงจุดที่มันเกิด แต่วิ่งไปทั่วแผ่นจอแล้วไปเสริมหรือหักล้างกับแรงสั่นจากมอเตอร์ตัวอื่น ทีมวิจัยจึงวัดก่อนว่าแต่ละส่วนของแผ่นตอบสนองต่อมอเตอร์แต่ละตัวอย่างไร แล้วใช้วิธีทางคณิตศาสตร์ชื่อ Moore-Penrose pseudo-inverse คำนวณแรงดันไฟที่ต้องป้อนให้มอเตอร์ทุกตัวพร้อมกัน เพื่อรวมแรงสั่นไว้เฉพาะพื้นที่ที่ต้องการ ไม่ใช่แค่สั่งมอเตอร์ตัวที่อยู่ใกล้ที่สุด
เมื่อต้องคำนวณใหม่ตลอดเวลาที่วัตถุเคลื่อนที่ การคำนวณอาจแกว่งจนไม่เสถียร KIMM แก้ด้วยอัลกอริทึมที่ตัดมอเตอร์ซึ่งส่งแรงสั่นได้ไม่ดีออกจากสมการ และเทคนิคที่เชื่อมสัญญาณเสียงช่วงต่อกันให้ลื่น ลดเสียงสะดุดตอนที่จุดกำเนิดเสียงย้ายตำแหน่ง
ขั้นสุดท้ายคือใส่ AI แยกแหล่งเสียงและหาตำแหน่งในวิดีโอ AI จะดูว่าวัตถุที่ส่งเสียงอยู่ตรงไหนของภาพ แยกเสียงของมันออกจากเสียงอื่นที่ผสมกันอยู่ แล้วส่งไปเล่นที่ส่วนนั้นของจอ ไม่ต้องมีคนมานั่งกำหนดตำแหน่งเสียงเอง
แม่นยำ 99.9% แต่ตอนนี้ยังเด่นที่เสียงต่ำกว่า 500 Hz
ในการทดสอบ ระบบเลือกพื้นที่ส่งเสียงได้ตรงเป้า 99.9% และแรงสั่นระหว่างส่วนที่เปิดกับส่วนที่ไม่ได้เปิดต่างกันสูงสุดถึง 35 dB แปลว่ากดแรงสั่นส่วนอื่นลงได้มาก การทดสอบด้วยกล้องจับเสียงยังยืนยันว่าจุดกำเนิดเสียงวิ่งตามวัตถุบนจอได้จริง งานนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Mechanical Science and Technology โดยระบุว่ารวมแรงสั่นไว้เฉพาะจุดได้ดีในย่านความถี่ต่ำถึงกลางที่ต่ำกว่า 500 Hz
ตัวจอออกแบบเป็นโมดูลแบบกริด ต่อเพิ่มหรือแยกออกได้ตามขนาดจอที่ต้องการ ทีมวิจัยยังพบว่าถ้าขับหลายโมดูลพร้อมกันจะได้เสียงเบสคล้ายวูฟเฟอร์ตัวใหญ่ Dongjoon Kim นักวิจัยอาวุโสของศูนย์ AX Convergence Research Center ของ KIMM บอกว่าทีมวางแผนขยายไปสู่จอ LED แบบแผ่นต่อกัน และพัฒนาให้เป็นเทคโนโลยีหลักของจอยุคถัดไป
ปลายทางที่ทีมมองไว้มีตั้งแต่ทีวีในบ้าน ป้ายดิจิทัล งานมีเดียอาร์ต งานแสดง นิทรรศการ ไปจนถึงจอในรถยนต์ New Atlas ตั้งคำถามที่ยังต้องรอคำตอบว่าจะให้เสียงเบสหนักแน่นสู้ระบบเสียงที่มีซับวูฟเฟอร์แยกได้หรือไม่ แต่สิ่งที่มันแก้ได้แล้วคืออาการภาพไปทางเสียงไปทาง ซึ่งเห็นชัดที่สุดบนจอใหญ่ เพราะบนจอมือถือเล็กๆ สมองเราชดเชยให้เองอยู่แล้ว
