早在物理學家研究聲音之前,甚至早在物理學問世之前,中國古人對“聲學”已有相當?shù)恼J識,例如戰(zhàn)國時代的《墨經(jīng)》即記載著如何將“共鳴原理”應用于守城工事。而從“隔墻有耳”這句成語,則可推斷古人也了解聲波必定四處擴散。然而基于種種原因,人類卻又一直渴望駕馭聲波的方向,于是在武俠小說這類幻想文學中,自然而然就會出現(xiàn)“傳音入密”這樣的玄妙想像。
在現(xiàn)實世界中,想讓聲音具有方向是極困難的一件事。即使是“科學昌明”的二十世紀末,聲學科技仍致力于諸如聲音品質(zhì)的改良,至于使聲音具有方向則始終是“天方夜譚”的課題。如今邁入新世紀,相關(guān)的理論與技術(shù)逐一成熟,對“定向聲”的研究終于成為一門顯學,“傳音入密”也總算等到夢想成真的一天。
什么是定向聲技術(shù)?
定向聲,顧名思義,就是聲音不再像傳統(tǒng)揚聲器那樣360度擴散聲音,而是有方向的、沿著一定的路徑傳送聲音。
定向聲技術(shù)主要有三種:
聚音罩技術(shù),這種技術(shù)最簡單,也就是在高頻揚聲器上罩個大半球形的罩子,人在聚音罩下方即可清楚聽到聲音;
是揚聲器陣列技術(shù),用大量的高頻喇叭組成陣列形成波束,波束方向即主瓣方向能量最高;
是基于超聲的聲頻定向傳播技術(shù),這種方法是把聲音調(diào)制到超聲上傳送,碰到界面后利用空氣中的自解調(diào)產(chǎn)生聲音,這種技術(shù)可靠且效果較好。
第三種實現(xiàn)定向聲的技術(shù)很大程度上填補了國內(nèi)外聲學創(chuàng)新領(lǐng)域的空白,下面我們將詳細解讀一下這項重大的聲學技術(shù)變革。
基于超聲的聲頻定向傳播技術(shù)
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聲源技術(shù),其基本原理是將可聽聲音信號調(diào)制到超聲載波信號之上,并由超聲換能器發(fā)射到空氣中,不同頻率的超聲波在空氣中傳播的過程中,由于空氣的非線性聲學效應,這些信號會發(fā)生交互作用和自解調(diào),進而產(chǎn)生頻率為原超聲頻率之和(和頻)與頻率之差(差頻)的新聲波。若超聲波選取合適,那么差頻聲波則可落在可聽聲區(qū)域。這樣,借助超聲波本身的高指向性,實現(xiàn)了聲音定向傳播的過程。
目前,定向聲技術(shù)在國外(美國、英國、法國等)已經(jīng)有非常成熟的應用,隨著人們環(huán)保意識的提升,在生活中、工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用,然而,在國內(nèi)卻發(fā)展較慢。
定向聲技術(shù)目前在傳媒(LCD/LED廣告)、博覽館展覽館企業(yè)展廳等文化科博項目、大型展會,商場超市,酒店,公共交通等數(shù)十個行業(yè)。以下部分場景示例:
廣場舞:首先是熱愛廣場舞的中國大媽們,有了這種“聚音神器”,大媽們終于可以盡情的唱跳而不必擔心擾民了。
傳媒LED/LCD廣告、數(shù)字標牌:徹底打破無聲廣告的歷史,定向聲技術(shù)讓廣告主把最動聽的聲音傳達給目標用戶,大大提升廣告效率和廣告主知名度。
文化科博:應用了定向聲技術(shù)的博物館展覽館,每當站在蒙娜麗莎前,自動就有一個聲音告訴你:達芬奇是在什么情況下捕捉到了這謎之微笑…不僅可以安靜的接受藝術(shù)的熏陶,關(guān)鍵是再也不用隨時百度了。
交通信號燈:基于定向聲技術(shù),“信號燈”可以實時自動捕捉闖紅燈的人,并且發(fā)出音頻提醒:做文明人,拒絕闖紅燈等。
商場商超:想象一下陽光暴曬的夏天,你汗流浹背的走到一個過道,耳中突然傳來一句“渴了吧,進來喝杯水吧”抬頭發(fā)現(xiàn)右前方就是一家便利店....... 或者,你正在逛超市的水果區(qū),當你進入某個特定的區(qū)域時,有一個天外之音響起“你所看的香蕉是公平貿(mào)易香蕉,你知道你應該買這串香蕉的......”關(guān)鍵是這種聲音只有你一人能聽到,其他人全都旁若無人似的購物......
汽車:搭配有定向聲技術(shù)的音效系統(tǒng),可以讓駕駛者和乘客各自享受獨立音頻空間而互不干擾,通過這種個性化的專屬音效體驗,大大改善行車過程中駕駛座和乘客的行車體驗和娛樂生活,豐富用戶的用車體驗。
還有醫(yī)院、健身房、電影院、銀行、酒店、智能家居、學校、智慧交通、盲人輔助器材......
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