Sebuah array parametrik komersial generik mengukur ultrasonik 40 kHz sebesar 118 dB pada jarak 3,5 meter, setidaknya 17 dB di atas pedoman masyarakat umum yang menjadi acuan pemeriksaannya (Dolder dkk., Proceedings of ICA 2019). Kelas perangkat yang sama dapat memadatkan suara terdengar ke dalam berkas selebar hanya 3 derajat (Pompei, JASA 1999), tetapi umumnya hanya mengubah kurang dari 0,15% daya ultrasoniknya menjadi suara terdengar (Li dkk., JASA 2023), dan keluarannya turun sekitar 12 dB setiap kali frekuensi audio dibagi dua (Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020). Pertukaran itu, berkas sempit yang dibayar dengan banyak energi tak terdengar, mendefinisikan teknologi ini. Kami menghimpun data dari Journal of the Acoustical Society of America, APSIPA Transactions on Signal and Information Processing, Health Canada, ICNIRP, MDPI Applied Sciences dan Sensors, Nature Communications, serta dokumentasi produsen, yang kami tandai sebagai klaim produsen. Untuk sisi pabrik dari paparan ultrasonik, lihat statistik paparan kebisingan ultrasonik industri kami.
TL;DR
- Makalah “Parametric Acoustic Array” karya Westervelt tahun 1963 memiliki 812 sitasi di Crossref per Oktober 2026 (metadata Crossref untuk JASA jilid 35, 1963).
- Frekuensi pembawa pada perangkat yang ditinjau di sini mencakup 27 kHz hingga 90 kHz (Aoki, Kamakura, dan Kumamoto 1991; Ahn dkk., Sensors 2019).
- Pompei menurunkan distorsi dari hingga 50% THD menjadi 5% sambil mempertahankan berkas 3 derajat (JASA 1999).
- Lebar berkas bisa menjadi dua kali lipat di iklim panas dan lembap dibandingkan iklim dingin dan kering (Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014).
- Keluaran terdengar turun sekitar 12 dB setiap kali frekuensi audio dibagi dua (Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020).
- Efisiensi konversi dari ultrasonik ke audio umumnya di bawah 0,15% (Li dkk., JASA 2023).
- Modulasi pita sisi tunggal menjaga distorsi di bawah ambang 5% (-26 dB) di seluruh rentang kerja, sedangkan pita sisi ganda biasa tetap di atas -20 dB (San Martin dkk., Applied Sciences 2020).
- Health Canada mengizinkan 110 dB pada pita sepertiga oktaf 25 hingga 50 kHz (Safety Code 24, 1991).
- Sebuah unit komersial terukur 118 dB pada pita 40 kHz di jarak 3,5 m, melampaui pedoman publik ICNIRP setidaknya 17 dB (Dolder dkk., ICA 2019).
- Sembilan pendengar yang terpapar ultrasonik 40 kHz hingga 120 dB tidak menunjukkan perubahan pendengaran yang signifikan dibandingkan kelompok kontrol (Carcagno dkk., Acta Acustica 2019).
1. Dari Teori 1963 ke Audio Spotlight: Bagaimana Array Parametrik Berkembang
Array parametrik adalah cara membuat suara dengan suara. Alih-alih menggerakkan udara langsung pada frekuensi audio, pengeras suara memancarkan berkas ultrasonik tak terdengar (“pembawa”) yang kekuatannya dibentuk oleh sinyal audio. Udara tidak merespons secara sempurna sebanding pada tekanan setinggi itu (udara bersifat “nonlinear”), sehingga saat berkas merambat, sebagian kecil ultrasonik diubah kembali menjadi suara terdengar, sebuah proses yang disebut demodulasi mandiri. Kolom udara di depan perangkat berperilaku seperti array pengeras suara yang panjang dan tak terlihat, dan itulah yang menjaga suara terdengar tetap sempit.
Gagasan ini memerlukan 20 tahun untuk berpindah dari teori (1963) ke pengeras suara (1983), dan 17 tahun lagi untuk mencapai produk komersial (2000, menurut produsen). Makalah Westervelt tahun 1963 masih menjadi jangkar bidang ini, dengan 812 sitasi di Crossref, lebih dari dua kali lipat 287 sitasi makalah “Audio Spotlight” tahun 1983 yang pertama kali mengusulkan pengeras suara tersebut (metadata Crossref, dibaca Oktober 2026). Holosonics, yang menjual merek Audio Spotlight, mengatakan bahwa perusahaan elektronik Jepang mencoba dan hampir meninggalkan versi komersial pada akhir 1980-an; itu adalah sejarah versi perusahaan sendiri, bukan catatan independen.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Makalah asli array akustik parametrik | 1963, JASA jilid 35, hlm. 535 hingga 537; 812 sitasi Crossref | Westervelt, JASA 1963 |
| Teori demodulasi mandiri berkas ultrasonik termodulasi | 1965 | Berktay 1965, sebagaimana dicantumkan dalam Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014 |
| Array parametrik pertama yang dipublikasikan di udara | 1975, JASA jilid 57, hlm. 562 hingga 568; 112 sitasi Crossref | Bennett dan Blackstock, JASA 1975 |
| Pengeras suara parametrik pertama (“Audio Spotlight”) | 1983, JASA jilid 73, hlm. 1532 hingga 1536; 287 sitasi Crossref | Yoneyama dkk., JASA 1983 |
| Prototipe riset awal: radius proyektor dan pembawa | Radius 21 cm, pembawa 27 kHz | Aoki, Kamakura, dan Kumamoto, Electronics and Communications in Japan 1991 |
| Sistem Audio Spotlight komersial digunakan sejak | 2000 | Sejarah perusahaan Holosonics (klaim produsen) |
| Rancangan terbaru yang ditelaah sejawat dalam rangkuman ini | Terbit 22 Mei 2026, pembawa 60 kHz, pelat 100 mm | Kim, Oh, Moon, dan Rho, Nature Communications 2026 |
Data terbaru yang tersedia untuk baris-baris historis tentu saja lama: itulah makalah-makalah pendirinya. Jumlah sitasi adalah potret Crossref pada 27 Oktober 2026 dan bertambah setiap bulan.
2. Frekuensi Pembawa: Dari Prototipe 27 kHz ke Array MEMS 90 kHz
Frekuensi pembawa adalah sebuah kompromi. Frekuensi ini harus berada jauh di atas batas atas pendengaran manusia: median batas atas pendengaran adalah 17,9 kHz untuk orang berusia 20 hingga 29 tahun dan turun menjadi 12,8 kHz untuk orang berusia 70 hingga 79 tahun (Lawton 2001, sebagaimana ditabulasikan dalam AGNIR, Health Effects of Exposure to Ultrasound and Infrasound, 2010). Namun udara meredam suara kira-kira sebanding dengan kuadrat frekuensi (Skinner, Groves, dan Hinders, Applied Acoustics 2019), dan laporan AGNIR menyatakan bahwa ultrasonik di atas sekitar 300 kHz pada dasarnya tidak merambat melalui udara. Jendela yang dapat dipakai karena itu sempit. 40 kHz adalah pembawa riset yang paling umum, dan makalah Nature Communications 2026 menyebut Murata MA40S4S, elemen siap pakai yang dikunci pada 40 kHz, sebagai contoh pemancar yang digunakan dalam pengeras suara array.
Menaikkan pembawa memperkecil perangkat keras. Pada 100 kHz panjang gelombangnya hanya 3,43 mm, yang memungkinkan sebuah tim Korea memasukkan 672 transduser hasil pemesinan mikro ke area radiasi 42 mm x 52 mm untuk prototipe seukuran ponsel (Ahn dkk., Sensors 2019).
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Pembawa dari sebuah pengeras suara parametrik riset awal | 27 kHz | Aoki, Kamakura, dan Kumamoto 1991 |
| Pembawa yang dipakai dalam contoh kendali direktivitas, dengan pita sisi bawah dan atas (frekuensi tambahan yang membawa audio) | 40 kHz; pita sisi bawah 39 hingga 28 kHz, pita sisi atas 41 hingga 52 kHz | Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014 |
| Dua nada primer dalam simulasi array berpanjang terbatas (radius apertur 0,3 m) | 47,5 kHz dan 52,5 kHz | Skinner, Groves, dan Hinders, Applied Acoustics 2019 |
| Pembawa rancangan sebuah pengeras suara parametrik metamaterial | 60 kHz | Kim dkk., Nature Communications 2026 |
| Pembawa yang terukur pada panel parametrik 0,6 m x 0,6 m | 64 kHz | Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020 |
| Pembawa yang dinyatakan untuk transduser film Holosonics AS-24iX | Sekitar 60 kHz (klaim produsen) | Halaman produk Holosonics AS-24iX 2026 |
| Resonansi terukur dari array MEMS yang dibuat untuk perangkat seluler | 83 kHz dan 90 kHz | Ahn dkk., Sensors 2019 |
| Frekuensi di atas yang ultrasonik praktis berhenti merambat di udara | Sekitar 300 kHz | AGNIR RCE-14, 2010 |
Pengukuran independen 64 kHz dan angka sekitar 60 kHz dalam dokumentasi produsen konsisten satu sama lain, yang menunjukkan bahwa panel transduser film yang lebih besar telah bergerak melampaui titik klasik 40 kHz. Array 40 kHz yang sama juga menjadi andalan levitasi akustik, yang dibahas dalam statistik levitasi akustik kami.
3. Lebar Berkas dan Direktivitas: Seberapa Sempit Sorotnya?
Direktivitas adalah alasan orang mau menerima segala kekurangannya. Karena suara terdengar dihasilkan di sepanjang berkas ultrasonik, lebarnya ditentukan terutama oleh apertur ultrasonik dan panjang gelombangnya, bukan oleh panjang gelombang audio yang jauh lebih besar. Tesis MIT Pompei tahun 2002 menggambarkan array parametrik sebagai pemberi direktivitas yang jauh lebih tinggi daripada pengeras suara tradisional berukuran serupa, dan tinjauan APSIPA menambahkan bahwa array ini dapat memancarkan berkas yang sama sempitnya dengan unit penggerak yang lebih kecil. Pompei melaporkan lebar berkas 3 derajat pada 1999, dan bahkan array MEMS seukuran telapak tangan mempertahankan lebar berkas daya separuh (sudut tempat tingkat suara tetap dalam 3 dB dari nilai pada sumbu) di sekitar 7 derajat dari 5 hingga 10 kHz.
Dua catatan penting untuk ruangan nyata. Lebar berkas bergantung pada cuaca: para penulis APSIPA menemukan bahwa lebarnya bisa menjadi dua kali lipat di iklim panas dan lembap dibandingkan iklim dingin dan kering, sementara hampir konstan untuk kelembapan relatif antara 40% dan 80%. Dan suara bocor ke belakang: pada panel 0,6 m yang diukur Zhong dan rekan-rekannya, daerah di belakang perangkat tempat tingkat 315 Hz melebihi 35 dB kira-kira berbentuk lingkaran dengan radius sekitar 1,3 m.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Lebar berkas array parametrik udara berdistorsi rendah | 3 derajat | Pompei, JASA 1999 |
| Lebar berkas daya separuh array parametrik MEMS pada pembawa 83 dan 90 kHz | Sekitar 6 derajat | Ahn dkk., Sensors 2019 |
| Lebar berkas daya separuh array yang sama untuk suara terdengar pada 5 kHz dan pada 10 kHz | 7,3 derajat dan 7,1 derajat | Ahn dkk., Sensors 2019 |
| Lebar berkas antar-nol (sudut antara arah senyap pertama) dari array parametrik 8 kanal 40 kHz | 40 derajat | Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014 |
| Perubahan lebar berkas, iklim panas dan lembap dibandingkan iklim dingin dan kering | Bisa menjadi dua kali lipat | Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014 |
| Tingkat suara terdengar pada 315 Hz, 0,1 m di belakang panel dibandingkan 1,0 m di depan | 45 dB dibandingkan sekitar 61,4 dB | Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020 |
| Berkas yang dinyatakan untuk Holosonics AS-24iX | 5 derajat; 1,5 m x 1,5 m pada jarak dengar tipikal 2 m (klaim produsen) | Halaman produk Holosonics AS-24iX 2026 |
Selisih depan-belakang pada baris Zhong adalah sekitar 16 dB (61,4 dikurangi 45), angka yang tidak dinyatakan sendiri oleh makalahnya. Perlakukan baris berkas dari produsen dengan hati-hati: kerucut penuh 5 derajat pada jarak 2 m hanya akan selebar sekitar 0,17 m (2 x 2 m x tan 2,5 derajat), sehingga angka 5 derajat dan 1,5 m pada halaman yang sama tidak mungkin menggambarkan tepi berkas yang sama (lihat catatan data).
4. Keluaran Terdengar, Penurunan Frekuensi Rendah, dan Efisiensi Konversi
Fisika yang membuat berkas sempit juga membuat bass kelaparan. Teori dan pengukuran sepakat pada kemiringan sekitar 12 dB per oktaf: bagi dua frekuensi audio dan Anda kehilangan sekitar 12 dB keluaran, itulah sebabnya pengeras suara parametrik terdengar tipis di bawah beberapa ratus hertz. Gambaran efisiensinya bahkan lebih suram. Li dan rekan-rekannya menghitung bahwa daya suara audio naik sebanding kuadrat frekuensi audio dan ukuran apertur, turun saat frekuensi ultrasonik naik, dan bahwa efisiensi konversi ultrasonik ke audio umumnya di bawah 0,15% untuk konfigurasi yang umum (Li, Zhong, Jing, dan Lu, JASA 2023).
Itulah sebabnya konsumsi daya, bukan kekerasan suara, mendominasi makalah teknik. Tim MEMS Korea menurunkan konsumsi sistemnya dari 6,65 W menjadi 3,25 W dengan rangkaian penyesuai, dibandingkan nominal 65 hingga 100 W yang mereka kutip untuk pengeras suara parametrik konvensional, namun sistem itu tetap hanya menghasilkan sekitar 62 dB suara terdengar pada jarak 0,45 m.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Kenaikan terukur keluaran terdengar antara 300 dan 1500 Hz (array 40 kHz) | Sekitar 12 dB per oktaf | San Martin, Tello, Valencia, dan Marzo, Applied Sciences 2020 |
| Penurunan keluaran terdengar saat frekuensi audio dibagi dua | 12 dB | Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020 |
| Efisiensi konversi ultrasonik ke audio, konfigurasi umum | Umumnya di bawah 0,15% | Li dkk., JASA 2023 |
| Tingkat suara terdengar (frekuensi selisih) dari gelombang primer ultrasonik 125 dB, array MEMS, 0,45 m | Sekitar 62 dB | Ahn dkk., Sensors 2019 |
| Tingkat suara terdengar pada telinga kepala buatan, pengeras suara parametrik dibandingkan pengeras suara konvensional, diatur untuk uji dengar | 72,3 dBA dibandingkan 72,4 dBA | Lee, Shimomura, dan Katsuura, Journal of Physiological Anthropology 2012 |
| Pita terdengar dari rancangan metamaterial 2026, ditujukan untuk pendengar sejauh 0,5 m | 500 Hz hingga 10 kHz (empat oktaf) | Kim dkk., Nature Communications 2026 |
| Tingkat maksimum yang dinyatakan untuk Holosonics AS-24iX | 95 dB SPL pada 1 kHz; konsumsi daya maksimum 90 W (klaim produsen) | Halaman produk Holosonics AS-24iX 2026 |
Para penulis Nature Communications terus terang bahwa tingkat suara prototipe mereka “relatif terbatas” dibandingkan pengeras suara konvensional dan menyalahkan “efisiensi konversi nonlinear yang rendah secara inheren”. Transduser yang lebih baik tidak mengubah fisika yang mendasarinya.
5. Distorsi Harmonik dan Prapemrosesan: Dari 50% THD ke Angka Satu Digit
Demodulasi mandiri di udara itu sendiri adalah proses nonlinear, sehingga memberi array parametrik modulasi amplitudo biasa menghasilkan keluaran paling keras tetapi juga harmonik kedua yang kuat. Para insinyur melawannya dengan prapemrosesan audio sebelum modulasi: mengambil akar kuadratnya (AM akar kuadrat, SRAM), hanya mengirim satu pita sisi (AM pita sisi tunggal, SSB), atau memakai skema yang dimodifikasi (MAM). Indeks modulasi, ditulis m, adalah seberapa dalam audio mengubah pembawa; modulasi yang lebih dalam lebih keras tetapi lebih terdistorsi. Pompei menunjukkan pada 1999 bahwa AM murni dengan transduser pita sempit menghasilkan hingga 50% distorsi harmonik total (THD), dan bahwa prapemrosesan ditambah transduser pita lebar menurunkannya menjadi 5%.
Perangkat keras tetap membatasi perhitungannya. Array 49 transduser berukuran 16 mm yang diuji pada 2020 memuncak pada 40,9 kHz dengan lebar pita -3 dB hanya 1,5 kHz, jendela sempit bagi frekuensi tambahan yang ditambahkan skema prapemrosesan ke pembawa. Tim yang sama mencatat bahwa tingkat pembawa di atas 120 dB lazim terjadi bahkan pada jarak 2 m dari array semacam itu, cukup untuk membebani mikrofon pengukur biasa; sebagai pembanding dengan driver kecil konvensional, lihat statistik distorsi speaker ponsel kami.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| THD dengan AM murni dan transduser pita sempit dibandingkan setelah prapemrosesan audio dan transduser pita lebar | Hingga 50% dibandingkan 5% | Pompei, JASA 1999 |
| Tingkat distorsi yang dianggap umumnya dapat diterima untuk peralatan rumah tangga | Di bawah -26 dB (5%) | San Martin dkk., Applied Sciences 2020 |
| Distorsi dengan AM pita sisi ganda biasa | Di atas -20 dB di hampir seluruh rentang | San Martin dkk., Applied Sciences 2020 |
| AM pita sisi tunggal (pita sisi bawah atau atas) | Di bawah ambang -26 dB di seluruh rentang kerja | San Martin dkk., Applied Sciences 2020 |
| Tingkat suara terdengar yang dikorbankan skema yang direkomendasikan (AM modifikasi 1, m = 0,6) | 2 dB | San Martin dkk., Applied Sciences 2020 |
| Distorsi dalam pita yang tersisa setelah ekualisasi rekursif, dalam simulasi | -70 dB atau lebih rendah | Lee dan Gan, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 2006 |
Tidak ada pemenang tunggal. Dalam studi 2020, skema pita sisi tunggal memiliki distorsi harmonik terendah tetapi distorsi intermodulasi terburuk (distorsi yang terbentuk saat dua nada bercampur), sedangkan AM akar kuadrat dan AM modifikasi paling baik dalam intermodulasi. Harmonik di atas harmonik kedua dapat diabaikan pada setiap skema. Data terbaru yang tersedia untuk angka 50% dan 5%: Pompei, JASA 1999.
6. Batas Paparan Ultrasonik di Udara: Apa yang Diizinkan Pedoman
Pengeras suara parametrik hanya bekerja jika ultrasoniknya intens, sehingga aturan paparannya jauh lebih penting daripada untuk pengeras suara biasa. Batas ditetapkan per pita sepertiga oktaf, irisan spektrum selebar sepertiga oktaf yang dinamai menurut frekuensi tengahnya. Ciri yang mencolok adalah tebing antara 20 dan 25 kHz: Health Canada mengizinkan 75 dB pada pita 20 kHz tetapi 110 dB dari 25 kHz ke atas, dan tabelnya mencatat bahwa efek subjektif dapat muncul seketika, sehingga batas tidak bergantung pada lama paparan (Health Canada, Safety Code 24, 1991).
Angka-angka ini sudah tua dan dukungannya tipis, dan para penerus penyusunnya mengakui hal itu. Dalam tinjauan 2024, ICNIRP menyimpulkan bahwa batas IRPA 1984 bertumpu pada bukti terbatas dan bisa terlalu tinggi maupun terlalu rendah, tetapi revisi formal harus menunggu lebih banyak penelitian (pernyataan ICNIRP tentang ultrasonik di udara, 2024).
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Batas Kanada, pita sepertiga oktaf 16 kHz dan 20 kHz | 75 dB | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Batas Kanada, pita sepertiga oktaf 25, 31,5, 40, dan 50 kHz | 110 dB | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Batas Kanada untuk tingkat tekanan suara total bagi bagian tubuh lain saat pelindung telinga dipakai | 137 dB | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Batas masyarakat umum IRPA 1984, pita 20 kHz | 70 dB (5 dB di bawah 75 dB okupasional) | Pernyataan ICNIRP 2024 |
| Batas masyarakat umum IRPA 1984, pita 25 kHz ke atas | 10 dB di bawah 110 dB okupasional (100 dB) | Pernyataan ICNIRP 2024 |
| Kelonggaran IRPA untuk paparan okupasional di bawah 1 jam | +9 dB (ICNIRP menyatakan tidak ada pembenarannya) | Pernyataan ICNIRP 2024 |
| Tingkat ultrasonik yang belum terbukti menyebabkan gangguan pendengaran | Di bawah 120 dB | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Tingkat di atas yang efek merugikan akut terjadi pada manusia | Sekitar 155 dB | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
Panduan OSHA, yang berlaku sejak 2004, mengizinkan tambahan 30 dB pada tingkat maksimum yang diperbolehkan; panduan itu kini telah dicabut (Acoustics Today, Fall 2020, Exposure to Ultrasound in Air). Data terbaru yang tersedia: Health Canada Safety Code 24, 1991, dan pedoman sementara IRPA, 1984, sebagaimana ditinjau ICNIRP pada 2024.
7. Paparan Terukur dan Studi pada Manusia di Dekat Berkas Ultrasonik
Audit laboratorium yang dipublikasikan atas sebuah array parametrik komersial tidak menenangkan. Dengan mengukur pada sumbu di jarak 3,5 m dalam ruang anekoik (ruangan tanpa gema; lihat statistik pengujian ruang anekoik kami), Dolder dan rekan-rekannya menemukan 118 dB pada pita 40 kHz, di atas setiap pedoman yang mereka bandingkan. Menurunkan gain memangkas keluaran terdengar berbobot-A sebesar 10 dB tetapi sinyal pompa 40 kHz hanya sebesar 1 dB, sehingga berkas yang terdengar lebih pelan belum tentu berarti paparan ultrasonik yang lebih rendah (Dolder dkk., ICA 2019).
Data pada manusia sedikit dan sebagian besar nihil. Sebuah studi 2019 memaparkan satu telinga sembilan pendengar muda pada ultrasonik 40 kHz hingga 120 dB dan tidak menemukan perubahan fungsional yang signifikan dibandingkan sembilan kontrol (Carcagno, Di Battista, dan Plack, Acta Acustica united with Acustica 2019), dan studi fisiologis pada sembilan subjek pada jarak 0,3 m dan 1,0 m dari pengeras suara parametrik 40 kHz tidak menemukan perbedaan signifikan dari pengeras suara konvensional. Sensitivitas pendengaran adalah faktor yang tak terduga: ICNIRP mencatat bahwa 40% anak yang diuji memiliki ambang di bawah 100 dB pada 26 kHz.
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Ultrasonik pada pita 40 kHz di jarak 3,5 m dari array parametrik komersial, gain tinggi dibandingkan gain rendah | 118 dB dibandingkan 117 dB | Dolder dkk., ICA 2019 |
| Kelebihan terhadap pedoman masyarakat umum ICNIRP pada 40 kHz | Setidaknya 17 dB (18 dB pada gain tinggi) | Dolder dkk., ICA 2019 |
| Kelebihan terhadap nilai okupasional ICNIRP dan nilai berbasis OSHA pada 40 kHz, gain tinggi | 8 dB dan 3 dB | Dolder dkk., ICA 2019 |
| Ultrasonik dari array umpan balik haptik pada sekitar 40 kHz, pada jarak 60 cm dan 20 cm (sebagai pembanding) | 125 dB dan 155 dB | Battista 2019 dan Lieber dkk. 2019, sebagaimana ditabulasikan dalam Acoustics Today, Fall 2020 |
| Sumber yang diukur dalam survei paparan publik; tingkat pengering tangan pada 40 kHz | 16 sumber; 84 dB | Fletcher dkk., JASA 2018 |
| Rancangan studi paparan: nada 40 kHz termodulasi amplitudo, tingkat dan durasi | 105, 110, 115, dan 120 dB, 10 menit per tingkat; 9 terpapar dibandingkan 9 kontrol; tidak ada perubahan signifikan | Carcagno dkk., Acta Acustica 2019 |
| Studi fisiologis di dekat pengeras suara parametrik 40 kHz: subjek dan jarak | 9 subjek pada 0,3 m dan 1,0 m; tidak ada perbedaan signifikan dibandingkan pengeras suara konvensional | Lee, Shimomura, dan Katsuura 2012 |
| Ambang pendengaran ultrasonik yang dikutip ICNIRP | 88 dB atau lebih pada 24 kHz; 3 dari 32 telinga di bawah 100 dB pada 28 kHz; 40% anak di bawah 100 dB pada 26 kHz | Pernyataan ICNIRP 2024 |
Uji Dolder mencakup satu unit generik dalam kondisi laboratorium; uji itu tidak menetapkan apa yang diterima pendengar di pameran museum. Laporan AGNIR menyatakan kesenjangan yang lebih luas dengan gamblang: paparan manusia terhadap ultrasonik belum terukur dengan baik kecuali yang berasal dari perangkat medis. Data terbaru yang tersedia: Dolder dkk., 2019, dan Carcagno dkk., 2019.
Ringkasan: Array Akustik Parametrik dalam Angka
| Metrik | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Sitasi Crossref makalah array parametrik Westervelt 1963 | 812 | Crossref, JASA 1963 |
| Makalah pengeras suara parametrik pertama (“Audio Spotlight”) | 1983 | Yoneyama dkk., JASA 1983 |
| Rentang frekuensi pembawa pada perangkat yang ditinjau di sini | 27 kHz hingga 90 kHz | Aoki dkk. 1991; Ahn dkk., Sensors 2019 |
| Pembawa yang terukur pada panel 0,6 m x 0,6 m | 64 kHz | Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020 |
| Lebar berkas array parametrik berdistorsi rendah | 3 derajat | Pompei, JASA 1999 |
| Lebar berkas antar-nol array parametrik 8 kanal 40 kHz | 40 derajat | Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014 |
| Perubahan lebar berkas, panas dan lembap dibandingkan dingin dan kering | Bisa menjadi dua kali lipat | Shi, Kajikawa, dan Gan, APSIPA 2014 |
| Kehilangan keluaran terdengar setiap frekuensi audio dibagi dua | Sekitar 12 dB | Zhong, Kirby, dan Qiu, JASA 2020 |
| Efisiensi konversi ultrasonik ke audio | Umumnya di bawah 0,15% | Li dkk., JASA 2023 |
| Tingkat suara terdengar dari gelombang primer 125 dB pada 0,45 m | Sekitar 62 dB | Ahn dkk., Sensors 2019 |
| THD dengan AM murni dan transduser pita sempit dibandingkan setelah prapemrosesan | Hingga 50% dibandingkan 5% | Pompei, JASA 1999 |
| Distorsi AM pita sisi ganda biasa | Di atas -20 dB | San Martin dkk., Applied Sciences 2020 |
| Pita terdengar pengeras suara parametrik metamaterial 2026 | 500 Hz hingga 10 kHz | Kim dkk., Nature Communications 2026 |
| Batas Kanada, pita 25 hingga 50 kHz | 110 dB | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Batas masyarakat umum IRPA, pita 20 kHz | 70 dB | Pernyataan ICNIRP 2024 |
| Ultrasonik terukur pada pita 40 kHz di jarak 3,5 m dari unit komersial; kelebihan terhadap pedoman publik ICNIRP | 118 dB; setidaknya 17 dB | Dolder dkk., ICA 2019 |
| Tingkat paparan tertinggi dalam studi pendengaran 40 kHz terkontrol (tidak ada perubahan signifikan) | 120 dB | Carcagno dkk., Acta Acustica 2019 |
Metodologi dan Sumber
Kami menjalankan 15 pencarian terarah dan membaca langsung makalah primer, standar, dan dokumen lembaga, melalui halaman penerbit, PubMed Central, repositori institusi, serta layanan metadata Crossref dan OpenAlex. Setiap angka di atas dibaca pada sebuah sumber selama riset untuk pembaruan ini. Angka dari produsen ditandai sebagai klaim produsen dan dijaga agar menjadi minoritas di setiap bagian.
- Westervelt, “Parametric Acoustic Array”, JASA 1963 dan Yoneyama dkk., “The audio spotlight”, JASA 1983: makalah pendiri; jumlah sitasi dari metadata Crossref (Bennett dan Blackstock, JASA 1975, juga dari Crossref).
- Shi, Kajikawa, dan Gan, “An overview of directivity control methods of the parametric array loudspeaker”, APSIPA Transactions on Signal and Information Processing 2014
- Pompei, “Beams of sound: A low-distortion airborne parametric array”, JASA 1999; abstrak tesis MIT Pompei 2002 untuk perbandingan direktivitas.
- Li, Zhong, Jing, dan Lu, “A note on the audio sound power generated by a parametric array loudspeaker”, JASA 2023
- Zhong, Kirby, dan Qiu, “A non-paraxial model for the audio sound behind a non-baffled parametric array loudspeaker”, JASA 2020
- San Martin, Tello, Valencia, dan Marzo, “Experimental Evaluation of Distortion in Amplitude Modulation Techniques for Parametric Loudspeakers”, Applied Sciences 2020
- Ahn dkk., “A Critical Step to Using a Parametric Array Loudspeaker in Mobile Devices”, Sensors 2019
- Kim, Oh, Moon, dan Rho, “Dual-domain metamaterials co-integrated with a compact ultrasonic transducer for highly directional audio generation”, Nature Communications 2026
- Skinner, Groves, dan Hinders, “Demonstration of a length limited parametric array”, Applied Acoustics 2019
- Aoki, Kamakura, dan Kumamoto, Electronics and Communications in Japan 1991, dan Lee dan Gan, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 2006 (abstrak dan metadata bibliografis melalui Crossref dan OpenAlex).
- Lee, Shimomura, dan Katsuura, “Physiological responses at short distances from a parametric speaker”, Journal of Physiological Anthropology 2012
- Dolder, Fletcher, Lloyd Jones, Lineton, dan Leighton, “Exposure levels for parametric arrays in light of guideline ambiguities”, Proceedings of ICA 2019
- Fletcher dkk., “Public exposure to ultrasound and very high-frequency sound in air”, JASA 2018
- Carcagno, Di Battista, dan Plack, Acta Acustica united with Acustica 2019
- Health Canada, Safety Code 24: Guidelines for the Safe Use of Ultrasound, Part II, 1991
- ICNIRP, Validity of the 1984 Interim Guidelines on Airborne Ultrasound and Gaps in the Current Knowledge, Health Physics 2024
- UK Advisory Group on Non-ionising Radiation, RCE-14, Health Effects of Exposure to Ultrasound and Infrasound, 2010
- Acoustics Today, Fall 2020, tabel paparan yang direproduksi dari Leighton dkk.
- Holosonics halaman produk AS-24iX dan sejarah perusahaan, 2026: hanya klaim produsen.
- Catatan data: Halaman Holosonics memberikan berkas 5 derajat sekaligus cakupan 1,5 m x 1,5 m pada jarak 2 m; sudut penuh 5 derajat hanya akan mencakup sekitar 0,17 m pada jarak itu (2 x 2 m x tan 2,5 derajat), sehingga kedua angka kemungkinan memakai tepi atau definisi yang berbeda, dan Skinner dkk. mengutip klaim Holosonics lain tentang lebar berkas sekitar 2 m pada jarak 4 m. Abstrak Ahn dkk. melabeli berkas 83 kHz sebagai gelombang frekuensi selisih sementara bagian hasil memperlakukan 83 dan 90 kHz sebagai gelombang primer; kami melaporkannya sebagai pembawa. Abstrak Carcagno dkk. menyebut total durasi 50 detik yang bertentangan dengan 10 menit per tingkatnya, sehingga kami hanya melaporkan angka per tingkat. Nilai publik IRPA sebesar 100 dB untuk 25 kHz ke atas mengikuti rumusan ICNIRP “10 dB di bawah okupasional” dan sesuai dengan 100 dB yang ditabulasikan Dolder dkk. untuk pita 25, 31,5, dan 40 kHz. Tingkat depan dan belakang 315 Hz dari Zhong dkk. berasal dari gambar model dan pengukuran mereka untuk satu panel dan mungkin tidak berlaku umum. Tidak ada sumber yang bisa kami baca yang memberikan koefisien penyerapan udara pada 40 hingga 64 kHz, sehingga rangkuman ini tidak memuatnya. Sebagian besar data paparan berasal dari 1991 hingga 2019; ICNIRP menyatakan pada 2024 bahwa pedomannya belum dapat direvisi secara formal, sehingga batas baru akan mengubah bagian 6 dan 7.
Terakhir diperbarui: 27 Oktober 2026. Kami memperbarui rangkuman ini setiap kuartal, dan penyegaran berikutnya diperkirakan terjadi ketika ICNIRP menerbitkan panduan ultrasonik di udara berikutnya atau ketika pengukuran JASA baru atas pengeras suara parametrik komersial muncul.