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近日，以色列一家科技公司發(fā)布了一款名為SoundBeamer1.0的新產(chǎn)品，該產(chǎn)品通過內(nèi)置的3D感應(yīng)模塊定位和跟蹤用戶耳朵的位置，可在人耳周圍形成一個“聲音口袋”，并通過超聲波來傳輸音頻信息，實(shí)現(xiàn)聲音的“定向傳播”。

“這是一種基于新技術(shù)的音響設(shè)備，通俗地理解，就是讓聲音的傳播像光的傳播一樣，有高度指向性，在同一個環(huán)境中，只有指定方向的接受者可以聽到聲音，旁邊的人則聽不到。”中國科學(xué)院聲學(xué)研究所博士匡正告訴記者。

匡正介紹，基于人們對于“聲音是分散、多向、立體傳播”的傳統(tǒng)認(rèn)知，定向傳播聽起來很神奇，但事實(shí)上，從基礎(chǔ)研究到技術(shù)應(yīng)用，聲音定向傳播在國內(nèi)外有著悠久的歷史，并從本世紀(jì)開始不斷出現(xiàn)相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用。

歷史：基礎(chǔ)研究由來已久

資料顯示，對聲頻定向揚(yáng)傳播的研究最早可追溯到 18 世紀(jì)中葉人們對心理聲學(xué)中“塔爾蒂尼音調(diào)”的發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)兩個音一齊發(fā)聲時，如果聲音穩(wěn)定的話，同時發(fā)出的第三個音也是可以聽得見的。塔爾蒂尼音調(diào)是一個主觀的音調(diào)，即使是兩列頻率很近的超聲波信號也可使人聽到這種線性疊加的聲音變動。19世紀(jì)中葉，德國物理學(xué)家亥姆霍茲證實(shí)了兩個音調(diào)在空氣中傳播可以通過非線性作用產(chǎn)生它們的差頻與和頻信號，他的理論和公式測得的數(shù)據(jù)吻合支持了“塔爾蒂尼音調(diào)”結(jié)論的正確性。

從上世紀(jì)80年代開始，世界各國科學(xué)家對聲音定向傳播技術(shù)的研究進(jìn)入了新的階段?？镎榻B，廣義來講，定向聲技術(shù)主要有三種，一是聚音罩技術(shù)，這種技術(shù)最簡單，也就是在高頻揚(yáng)聲器上罩個拋物面形的罩，人在聚音罩下方即可清楚聽到聲音;二是揚(yáng)聲器陣列技術(shù)，這種技術(shù)用大量的揚(yáng)聲器組成陣列形成波束，使波束方向即主瓣方向能量最高;最后一種是基于超聲的聲頻定向傳播技術(shù)，即把聲音調(diào)制到超聲上發(fā)送到空氣中，利用空氣的非線性自解調(diào)產(chǎn)生定向聲音，這種技術(shù)簡單可靠，效果最好。

“基于超聲的聲頻定向傳播技術(shù)是一種可使聲音以波束在一定方向傳播的新型聲頻技術(shù)，其基本原理是將可聽聲音信號搭載到超聲載波信號之上，利用其在空氣中傳播時空氣的非線性聲學(xué)效應(yīng)，信號會發(fā)生交互作用和解調(diào)，再借助超聲波本身的高指向性，就可實(shí)現(xiàn)可聽聲音的定向傳播。”匡正說。

很顯然，不論是從原理、技術(shù)研發(fā)還是技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品開發(fā)、發(fā)展前景看，基于超聲的聲頻定向傳播是時下和今后聲音定向傳播技術(shù)的發(fā)展主流。這種技術(shù)在很大程度上填補(bǔ)了國內(nèi)外聲學(xué)創(chuàng)新領(lǐng)域的空白，被業(yè)內(nèi)稱為是“一項(xiàng)重大的聲學(xué)技術(shù)變革”。而從科研成果和技術(shù)應(yīng)用來看，我國科研團(tuán)隊(duì)在此方面的進(jìn)度并不落后，相反地，在新產(chǎn)品開發(fā)方面，還走在了前列。

現(xiàn)狀：新技術(shù)新產(chǎn)品方興未艾

從2015年開始，匡正博士領(lǐng)銜的聲學(xué)研究團(tuán)隊(duì)就致力于聲音定向傳播技術(shù)的研究和以聲音定向傳播技術(shù)為基礎(chǔ)的定向音頻解決方案研究，取得了一系列進(jìn)展，并在多個場景成功應(yīng)用。

匡正透露，根據(jù)發(fā)聲材料的不同，我國聲音定向傳播技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。首先是基于超聲波換能器的聲頻定向傳播技術(shù)，隨后，基于壓電薄膜材料的聲頻定向技術(shù)被研究出來，近幾年，隨著聲音定向傳播技術(shù)的不斷發(fā)展，基于特定透明復(fù)合材料的聲音定向傳播技術(shù)成為技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)。

一款名為聚音寶的音響產(chǎn)品被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是國內(nèi)首款基于定向聲傳播技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)品，該音響產(chǎn)品正前方音量集中，聲音大，而兩側(cè)音量則隨角度增加而逐漸減弱，另外，技術(shù)參數(shù)顯示，聚音寶音響正前方聲波傳輸距離可達(dá)十余米，在這個數(shù)值范圍內(nèi)，音響正前方傳輸區(qū)域內(nèi)音量衰減很小。

讓聲音實(shí)現(xiàn)定向傳播的現(xiàn)實(shí)意義在哪里?蘇州清聽聲學(xué)科技作為國內(nèi)最早將聲音定向傳播技術(shù)應(yīng)用到具體場景中的科技型企業(yè)之一，已將定向發(fā)聲技術(shù)應(yīng)用在環(huán)保、交通、公共服務(wù)等多個領(lǐng)域。企業(yè)負(fù)責(zé)人栗振表示：“作為智慧城市高科技產(chǎn)品的新銳，基于聲音定向傳播技術(shù)的定向音響在智慧城市建設(shè)發(fā)展、展示展覽、商用顯示、商超零售、醫(yī)療金融、智慧交通等領(lǐng)域都有極為廣闊的應(yīng)用前景，不僅帶來創(chuàng)新的應(yīng)用體驗(yàn)和價值，還將聲音環(huán)保和噪聲污染防治管理帶進(jìn)人們的日常生活中，改變現(xiàn)代社會人們的生活。”

未來：聽覺革命前景可期

“目前，我國基于聲音定向傳播技術(shù)的音響產(chǎn)品，其聲波是在聲源正前方區(qū)域呈扇形傳播，具有指定的方向和角度。聲源正前方音量可達(dá)最高，在正向傳播距離內(nèi)，音量衰減低，而具體傳輸距離還可以根據(jù)應(yīng)用需求，通過調(diào)整聲學(xué)算法來確定。”匡正告訴記者。

說到聲音定向傳播技術(shù)的應(yīng)用，栗振向記者舉了一個最為常見的例子：“比如利用聲音定向傳播技術(shù)，可以從根本上解決廣場舞音樂擾民和互相干擾的問題，廣場舞音樂的傳播不再是“霸道式”全方位發(fā)散性傳播，而是形成一個個同時兼具開放、相對獨(dú)立、互不干擾的聲場。”

記者了解到，在智慧城市建設(shè)發(fā)展中，定向音技術(shù)主要在智慧體育服務(wù)、未來社區(qū)場景建設(shè)、黨建宣傳等方面發(fā)揮定向語音指導(dǎo)、定向語音宣導(dǎo)等服務(wù)，為基層文體服務(wù)完善體系，營造安靜環(huán)保的人居環(huán)境，共建和諧鄰里生活。

在展示展覽行業(yè)中，聲音定向傳播技術(shù)的應(yīng)用尤其受歡迎?？撇┪幕^、企業(yè)展廳、展覽展會等場所通過應(yīng)用定向聲技術(shù)實(shí)現(xiàn)定向語音分區(qū)講解、定向語音導(dǎo)覽等功能，多個音箱同步工作不會串音，各音區(qū)相對獨(dú)立。

同樣，在商業(yè)顯示行業(yè)的應(yīng)用中，定向聲技術(shù)能夠與廣告機(jī)、LED/LCD等商業(yè)顯示屏集成，完成定向語音導(dǎo)覽、定向語音活動宣導(dǎo)等功能;在商超零售行業(yè)中，利用定向聲技術(shù)實(shí)現(xiàn)分區(qū)定向語音商品導(dǎo)購、定向語音商品促銷等功能，提高宣傳內(nèi)容轉(zhuǎn)化率和宣傳效果。

“基于公共服務(wù)屬性，未來醫(yī)療、金融行業(yè)也會對定向聲傳播技術(shù)產(chǎn)生巨大需求。例如醫(yī)院和銀行人流量較大，秩序難控，傳統(tǒng)的音箱應(yīng)用無疑會增加環(huán)境聲場壓力，嘈雜的環(huán)境影響業(yè)務(wù)效率。在醫(yī)院和銀行等大廳集成定向音箱，實(shí)現(xiàn)定向語音叫號、定向語音引導(dǎo)等功能，能夠在很大程度上建立一個舒適的聲場環(huán)境，優(yōu)化整體聲環(huán)境，且對客戶具有一定的信息保密性。”栗振分析說。

匡正透露，目前我國聲音定向傳播技術(shù)還在交通應(yīng)用領(lǐng)域取得了不小的突破。由于屬于戶外應(yīng)用，交通大環(huán)境較為復(fù)雜，對定向聲技術(shù)的要求也更加嚴(yán)格，通過對定向聲技術(shù)的算法進(jìn)行升級，從聲源傳播距離和指向性角度等方面進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)交通場景安全警示聲音的精準(zhǔn)投放和指向傳播，可以應(yīng)用到高速公路、隧道等需要實(shí)施精準(zhǔn)語音預(yù)警的場景。

目前，定向聲在交通領(lǐng)域的已有應(yīng)用包括行人闖紅燈定向語音警示、高速路定向語音警示和智慧公交站牌定向語音報站等，這些應(yīng)用都已實(shí)現(xiàn)在不影響正常交通秩序的情況下，實(shí)現(xiàn)交通警示預(yù)報功能，將極大優(yōu)化交通管理工作的質(zhì)量和效率。

栗振分析：“定向聲技術(shù)是打開未來生活場景的一把鑰匙，它服務(wù)于生活的方方面面，將在很大程度上改善人們的生活方式、服務(wù)方式、消費(fèi)習(xí)慣、出行習(xí)慣等。定向聲技術(shù)正在經(jīng)歷從概念到產(chǎn)品到廣泛應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，我們相信定向聲技術(shù)未來可期。”(記者 張景陽 通訊員 陳淑娟)