基于超声的声频定向传播技术详解

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早在物理学家研究声音之前，甚至早在物理学问世之前，中国古人对“声学”已有相当的认识，例如战国时代的《墨经》即记载着如何将“共鸣原理”应用于守城工事。而从“隔墙有耳”这句成语，则可推断古人也了解声波必定四处扩散。然而基于种种原因，人类却又一直渴望驾驭声波的方向，于是在武侠小说这类幻想文学中，自然而然就会出现“传音入密”这样的玄妙想像。

在现实世界中，想让声音具有方向是极困难的一件事。即使是“科学昌明”的二十世纪末，声学科技仍致力于诸如声音品质的改良，至于使声音具有方向则始终是“天方夜谭”的课题。如今迈入新世纪，相关的理论与技术逐一成熟，对“定向声”的研究终于成为一门显学，“传音入密”也总算等到梦想成真的一天。

什么是定向声技术？

定向声，顾名思义，就是声音不再像传统扬声器那样360度扩散声音，而是有方向的、沿着一定的路径传送声音。

定向声技术主要有三种：

聚音罩技术，这种技术最简单，也就是在高频扬声器上罩个大半球形的罩子，人在聚音罩下方即可清楚听到声音；

是扬声器阵列技术，用大量的高频喇叭组成阵列形成波束，波束方向即主瓣方向能量最高；

是基于超声的声频定向传播技术，这种方法是把声音调制到超声上传送，碰到界面后利用空气中的自解调产生声音，这种技术可靠且效果较好。

第三种实现定向声的技术很大程度上填补了国内外声学创新领域的空白，下面我们将详细解读一下这项重大的声学技术变革。

基于超声的声频定向传播技术

基于超声的声频定向传播技术是一种可使声音以波束在一定方向传播的新声源技术，其基本原理是将可听声音信号调制到超声载波信号之上，并由超声换能器发射到空气中，不同频率的超声波在空气中传播的过程中，由于空气的非线性声学效应，这些信号会发生交互作用和自解调，进而产生频率为原超声频率之和（和频）与频率之差（差频）的新声波。若超声波选取合适，那么差频声波则可落在可听声区域。这样，借助超声波本身的高指向性，实现了声音定向传播的过程。

目前，定向声技术在国外（美国、英国、法国等）已经有非常成熟的应用，随着人们环保意识的提升，在生活中、工业生产中得到了广泛的应用，然而，在国内却发展较慢。

定向声技术目前在传媒（LCD/LED广告）、博览馆展览馆企业展厅等文化科博项目、大型展会，商场超市，酒店，公共交通等数十个行业。以下部分场景示例：

广场舞：首先是热爱广场舞的中国大妈们，有了这种“聚音神器”，大妈们终于可以尽情的唱跳而不必担心扰民了。

传媒LED/LCD广告、数字标牌：彻底打破无声广告的历史，定向声技术让广告主把最动听的声音传达给目标用户，大大提升广告效率和广告主知名度。

文化科博：应用了定向声技术的博物馆展览馆，每当站在蒙娜丽莎前，自动就有一个声音告诉你：达芬奇是在什么情况下捕捉到了这谜之微笑…不仅可以安静的接受艺术的熏陶，关键是再也不用随时百度了。

交通信号灯：基于定向声技术，“信号灯”可以实时自动捕捉闯红灯的人，并且发出音频提醒：做文明人，拒绝闯红灯等。

商场商超：想象一下阳光暴晒的夏天，你汗流浃背的走到一个过道，耳中突然传来一句“渴了吧，进来喝杯水吧”抬头发现右前方就是一家便利店.......  或者，你正在逛超市的水果区，当你进入某个特定的区域时，有一个天外之音响起“你所看的香蕉是公平贸易香蕉，你知道你应该买这串香蕉的......”关键是这种声音只有你一人能听到，其他人全都旁若无人似的购物...... 

汽车：搭配有定向声技术的音效系统，可以让驾驶者和乘客各自享受独立音频空间而互不干扰，通过这种个性化的专属音效体验，大大改善行车过程中驾驶座和乘客的行车体验和娱乐生活，丰富用户的用车体验。

还有医院、健身房、电影院、银行、酒店、智能家居、学校、智慧交通、盲人辅助器材......