The concept — a kind of one-way mirror for sound — seems imaginary, but two Italian scientists recently pushed this kind of sound manipulating technology closer to reality.

“Nonlinearity makes our world much richer than a linear world,” said Giulio Casati, a physics professor and director of the Center for Nonlinear and Complex Systems at the University of Insubria. “It allows us much more possibility.”

Casati and Stefano Lepri, a researcher for the Institute for Complex Systems at the National Research Council in Florence, came up with an unexpected acoustic mechanism. Their idea was inspired by earlier work on thermal diodes capable of transmitting heat asymmetrically. The technology they envision now is a material or device that has nonlinear properties, meaning it can bend sound waves in an unexpected way.

Theoretically, the nonlinear system would function better than a one-way mirror. Mirrors like the ones used by police aren’t truly one-way because they actually rely on differing levels of light and reflectivity — one side has to be dark and the other light. Nonlinear acoustic material, on the other hand, would allow sound to travel in only one direction, blocking incoming sound.

To direct sound waves, the researchers propose alternating layers of linear and strongly nonlinear materials asymmetrically. With the right formation, when a sound wave enters from one side, it will essentially get caught in the material and then be redirected. This is because the frequency is shifting in two different directions, Casati explained.

The physicists demonstrate mathematically that such an acoustic metamaterial has the potential to be built one day. They recently published their findings in Physical Review Letters.

“Physics allows these wave diodes,” Casati said. “It’s a crucial point because before, this was not known.”

Although the acoustic technology remains theoretical, the researchers think that it can be built. Lepri cited optics, saying that nonlinear photonics is a well-developed field now.

“The question is if that same nonlinearity can be created in acoustics,” he said. “It’s perhaps less easy, but there are some attempts in the literature and I think it’s something that’s already being realized.”

Steve Cummer is an associate professor of electrical and computer engineering at Duke University, and one of his areas of expertise is engineered electromagnetic materials. “It’s an interesting theoretical solution, and the kinds of materials they’re talking about are not completely crazy,” he said of the Italians’ published paper.

Cummer added that the device concept is easy to understand, and he thinks it would have practical uses if it could be built.

“I suspect there are lots of applications where one might want to keep sound in a room from escaping out, but you’d like to be able to hear what’s going on outside.”

“La interacción está pensada para que sea simple y divertida, por eso se usa la escala mayor. Sería mucho más difícil para alguien el entrar y divertirse con una escala cromática. Como cualquier instrumento, uno tiene que pasar mucho tiempo para hacer una composición digna de ser escuchada y esto es sólo una demostración de las capacidades sonoras y su respuesta“, explica el autor de esta obra, Blair Neal.

Este es un video con parte del desarrollo:

Este es prácticamente el mismo experimente, solo que ahora la cuenta va de 000000 a 222222 en el sistema ternario (de 0 a 728 en el sistema decimal). Esta vez, se le asignó un sonido a cada dígito y cuando cambia de 1 a 2 el sonido es reproducido.

Estos videos son muy interesantes porque permiten explorar la correlación entre la música y las matemáticas.

“La música es un ejercicio aritmético ocultado del alma, que no sabe que está contando”
Gottfried Wilhelm Leibniz

Entre su catálogo figuran guitarras y bajos eléctricos giratorios cuyo sonido es extraído a través del movimiento eólico (Three Piece), orquestas de walkmans y guetto blasters (SSCD_6.1), o pianos que recogen las vibraciones que emiten cuerdas de guitarra frotadas con arcos mecanizados (Extended Piano).

La serie Works for Turntable (2009) está formada por objetos ensamblados con tocadiscos, cuyo movimiento rotatorio genera timbres y ritmos repetitivos y aleatorios, que son auscultados y amplificados por las cápsulas del reproductor a modo de estetoscopio.

En este video, Julian Treasure, consultor en sonido, desarrolla una muy interesante presentación acerca de cómo el sonido nos afecta, con muchas ideas que pueden aplicarse a la música, pero también a la creación de identidades de marca a partir del sonido, algo que está comenzando a explorarse en el campo del marketing.

El video pertenece a la charla que brindó en TED. Para quienes no están familiarizados con el nombre, TED (Tecnología, Entretenimiento, Diseño), es una organización sin ánimo de lucro dedicada a las “ideas que vale la pena difundir” (Ideas worth spreading). TED es ampliamente conocida por su conferencia anual (TED Conference) y sus charlas (TED Talks) que cubren un amplio espectro de temas que incluyen ciencias, arte y diseño, política, educación, cultura, negocios, asuntos globales, tecnología y desarrollo, y entretenimiento.

El video no está subtitulado en español aún, pero tiene subtitulos en inglés que facilitan bastante la comprensión de lo que se dice.

En la charla, Treasure afirma que el sonido nos afecta de cuatro modos diferentes:

1. Fisiológicamente

El sonido afecta las secreciones de hormonas todo el tiempo, también la respiración, el latido del corazón y las ondas cerebrales. Por ejemplo, el sonido del mar tiene una frecuencia de 12 ciclos por minuto, que es la misma frecuencia que tiene la respiración de una persona al dormir. Este efecto se produce tanto en forma positiva como negativa.

2. Psicológicamente

La música es la fuente sonora que más afecta nuestras emociones. Sin embargo, también existen varios sonidos naturales que influyen sobremanera, como puede ser el cantar de las aves. Treasure plantea que el hombre relaciona el canto de las aves con la calma, porque el hombre durante miles de años aprendió que cuando las aves cantan, el ambiente es seguro..

3. Cognitivamente

Es un hecho que no se puede prestar atención a 2 conversaciones a la vez, por lo que debemos elegir a cual escuchar. Tenemos un ancho de banda muy pequeño para procesar lo que llega a nuestros oídos, y nuestro cerebro debe focalizar a qué le queremos prestar atención. Por eso, en los ambientes ruidosos, como una oficina, el daño a la productividad es muy grande. Treasure ha calculado que la productividad en espacios de muchas ruido baja en un 66%, y sugiere que si las personas utilizan audífonos con sonidos de aves recuperarán el 100% de productividad en esos ambientes.

4. Comportamiento

Julian plantea el ejemplo de cómo manejaría una persona que está escuchando música dance a un tempo acelerado, y por supuesto responde que no va a ir despacio. El comportamiento más primitivo es el de alejarse de los sonidos molestos, y aquellas personas que no lo hacen pueden sufrir graves daños de salud. A efectos prácticos, Treasure plantea que en las tiendas, las caidas provocadas por sonidos desagradables es del 28%. Este comportamiento se observa cuando las personas que entran, dan la vuelta y se retiran velozmente.

Treasure también explica el modelo que desarrollo para generar paisajes sonoros, y luego habla de la música, y apunta que la música es uno de los generadores de identidad más poderosos que puede haber, poniendo por ejemplo el primer acorde de guitarra de Hard Day’s Night de Los Beatles, inmediatamente reconocible. Con esto, ilustra que la música es utilizada de manera poco apropiada por las marcas, y cita como ejemplos de buen uso el logo sonoro de Intel, y la melodía de los celulares de Nokia.

Por último, explica cuales son para él las Cuatro Reglas de Oro para el Sonido Comercial:

1. Congruencia

Si el sonido se dirige en la misma dirección que la comunicación visual genera un aumento al 1.100% su efectividad. Sin embargo, si es incongruente (opuesta) puede bajar su eficiencia al 86%

2. Hacerlo apropiado

Una mala ocasión puede comprometer nuestro trabajo

3. Hacerlo valioso

El sonido no solo debe estar ahí acompañando, debemos generar y ofrecerle algo a nuestros clientes, y que ellos lo perciban como valioso.

4. Probarlo y probarlo de nuevo

No existe mejor forma para aprender qué probarlo, estudiarlo y volver a probarlo.

De esta forma, Treasure plantea que si escuchamos de manera consciente, podemos controlar al sonido que nos rodea, con los consiguientes beneficios para nuestra salud y nuestra productividad.