所謂聲音的定向傳播，通俗地理解，就是讓聲音像光一樣傳播，使其具有高度指向性，在同一個環境中，只有指定的接收者才能聽到聲音。
——匡正 中國科學院聲學研究所博士
如今，看電影成為很多人的重要娛樂活動之一。在影院看電影時，我們能感覺到聲音從左邊、右邊、后邊，甚至從頭頂傳進耳朵。這種能使聲音具有空間方向感的技術被稱為環繞聲技術。
除了能環繞傳播，聲音是否能定向傳播呢?答案是肯定的。
去年年底，以色列一家科技公司宣布其正在研發一款名為SoundBeamer1.0的新產品，該產品能通過內置的3D感應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，實現聲音的定向傳播。用戶無需佩戴耳機，就能聽到360度環繞立體聲，而身旁的人則聽不到這些聲音。順利的話，這款產品將于2021年底上市。
聲音是如何實現定向傳播的呢?
“所謂聲音的定向傳播，通俗地理解，就是讓聲音像光一樣傳播，使其具有高度指向性，在同一個環境中，只有指定的接收者才能聽到聲音。”中國科學院聲學研究所博士匡正告訴科技日報記者。
3種技術手段可實現聲音指哪兒傳哪兒
匡正介紹，目前來講，能實現聲音定向傳播的技術手段主要有3種。
第一種是聚音罩技術，即在高頻揚聲器上加裝一個半球形的罩子，阻擋聲波自由擴散。人在聚音罩下方就可清楚地聽到聲音，而在聚音罩外是幾乎聽不到聲音的，這種設備的外形與臺燈燈罩很相似。
第二種是揚聲器陣列技術，即首先將大量的揚聲器組成陣列，通過提取出每個揚聲器的聲音信號，并將聲音信號按照一定方式組合起來，最后對這些信號進行處理，以增強特定位置或特定方向的聲音信號。這項技術常被用在聲吶、雷達等設備上。
第三種是一種基于超聲的聲頻定向傳播技術，即把聲音調制到超聲波上，再發送到空氣中，利用空氣的非線性自解調，產生定向聲音。這種技術簡單可靠、效果最好。
“基于超聲波的聲頻定向傳播技術，是一種可使聲音以波束形式在一定方向傳播的新型聲頻技術。其基本原理是將可聽聲波搭載到超聲波上，并利用超聲換能器，將聲波發射到空氣中。不同頻率的超聲波在空氣中傳播時，會發生交互作用和自解調，進而產生頻率為原超聲頻率之差(差頻)的新聲波。”匡正說，如果超聲波選取合適，那么新產生的差頻聲波則可落在可聽聲區域，再借助超聲波自身具有的高指向性，這一新聲波就可順利送達指定對象了。
未來有望在多個領域發揮作用
“日常生活中，我們可能見過這類技術的應用，比如基于聲音定向傳播技術的音響產品。其發出的聲音一般在聲源正前方區域呈扇形傳播。聲源正前方音量通常最高，在正向傳播距離內，音量逐步降低。”匡正說。
同時，聲音定向傳播技術還能解決廣場舞噪音擾民難題。“聲音定向傳播技術，可使廣場舞配樂聲音不再呈發散性傳播，而是局限在一個相對獨立的聲場內。”蘇州清聽聲學科技有限公司負責人栗振對科技日報記者說。
此外，在行業應用方面，展示展覽行業是使用聲音定向傳播技術較多的行業之一。在博物館、文化館、企業展廳、大型展會等場所，工作人員通過應用聲音定向傳播技術，可實現定向分區語音講解、定向語音導覽等功能，還可使多個音箱同步工作而不會互相干擾、各個音區處在相對獨立狀態。
匡正透露，未來聲音定向傳播技術還有望在我國交通領域發揮巨大作用。通過升級該技術的算法、優化指向性角度等方面的數據，可實現交通場景安全警示聲音的定向傳播。該技術可被應用在高速公路、隧道等需要實施精準語音預警的場景中，以降低交通事故的發生率。(記者 張景陽)
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