Ultraschall aus dem Handy

In viel tragbarer Computer-Technik stecken heute Lautsprecher und Mikrofone. Ein Forscherteam möchte diese Infrastruktur nutzen, um praktische neue Anwendungen auf Ultraschall-Basis zu entwickeln.

Lautsprecher und Mikrofone lassen sich für viel mehr nutzen als nur zum Aufnehmen und Anhören von Tönen.

In einem Projekt namens SweepSense erkunden Forscher an der Carnegie Mellon University weitere Möglichkeiten. Dabei machen sie sich die Tatsache zunutze, dass Lautsprecher und Mikrofone in Geräten wie Smartphones, Laptops oder Ohrhörern bereits reichlich vorhanden sind: Sie strahlen Frequenzen im Ultraschall-Bereich aus und werten deren Reflexionen aus. Auf dieser Grundlage kann beispielsweise Musik angehalten werden, wenn ein Nutzer seinen Kopfhörer abnimmt.

Laut Gierad Laput, Doktorand an der Universität und Leiter des Projekts, sollen dabei Funktionen herauskommen, die über das hinausgehen, wofür Lautsprecher und Mikrofone eigentlich vorgesehen sind. Zusätzliche Hardware ist dafür nicht erforderlich. "Die Infrastruktur ist schon vorhanden, wir bauen einfach auf ihr auf", sagt er.

Ein Fachaufsatz über diese Arbeit soll im März auf einer Konferenz über intelligente Benutzerschnittstellen in Kalifornien vorgestellt werden.

Das Projekt ist der jüngste Beleg dafür, dass Ultraschall-Technologie bei einer Reihe von Geräten nützlich werden könnte, vielleicht sogar in Autos oder U-Bahn-Stationen. Mehrere Unternehmen arbeiten bereits an derartigen Konzepten. Elliptic Labs beispielsweise produziert Software, die Ultraschall für Gesten- und Näherungserkennung auf Telefonen nutzt. Chirp Microsystems setzt Ultraschall ebenfalls zur Gestenerkennung ein, doch die Technologie hat noch nicht viel Verbreitung gefunden.

Die SweepSense-Forscher haben sich einige Möglichkeiten zur Nutzung dieses Ansatzes mit Smartphones und Laptops ausgedacht. Mit am Telefon eingestöpselten Ohrhörern, die jeweils unterschiedliche Ultraschall-Frequenzen abstrahlen, konnten sie herausfinden, ob der Nutzer den linken, den rechten, beide oder keinen der Ohrstöpsel trägt. Als Anwendung bereits ausprobiert haben die Forscher, dass die Musik anhält, wenn beide Stöpsel nicht getragen werden. Ebenso könnte man einen Anruf annehmen, indem man einen der Stöpsel aus dem Ohr nimmt.

Am Laptop nutzten die Forscher ihre SweepSense-Software, um mittels Lautsprechern und Mikrofon herauszufinden, ob sich der Winkel des aufgeklappten Computer-Bildschirms verändert hatte. Dies lässt sich an veränderten Reflexionen von Ultraschallwellen feststellen, wie Laput erklärt. Auf dieser Grundlage könnte zum Beispiel eine Werkzeugsammlung aufgerufen werden, wenn jemand den Bildschirm etwas kippt.

Auch in Autos gibt es inzwischen häufig Mikrofone und Lautsprecher, und auch hier sind die Forscher aktiv. Laut Laput wollen sie herausfinden, ob sich mit Ultraschall-Erkennung feststellen lässt, ob eine Tür geöffnet ist (und wie weit) und ob sich Passagiere im Auto befinden.

Ein Problem bei der Arbeit mit Ultraschall: Bei niedrigen Frequenzen könnte er von manchen Menschen (Kinder und Senioren) sowie von Tieren zu hören sein. Das kann lästig sein. Zwar sagt Laput, dass man auch einen unhörbaren Frequenzbereich nutzen könne, doch dafür seien nicht alle heute in Geräte eingebauten Lautsprecher geeignet. Er hofft darauf, dass sich das mit künftigen Verbesserungen der Hardware ändert.

(sma)