近日，以色列一家科技公司发布了一款名为SoundBeamer1.0的新产品，该产品通过内置的3D感应模块定位和跟踪用户耳朵的位置，可在人耳周围形成一个“声音口袋”，并通过超声波来传输音频信息，实现声音的“定向传播”。

“这是一种基于新技术的音响设备，通俗地理解，就是让声音的传播像光的传播一样，有高度指向性，在同一个环境中，只有指定方向的接受者可以听到声音，旁边的人则听不到。”中国科学院声学研究所博士匡正告诉记者。

匡正介绍，基于人们对于“声音是分散、多向、立体传播”的传统认知，定向传播听起来很神奇，但事实上，从基础研究到技术应用，声音定向传播在国内外有着悠久的历史，并从本世纪开始不断出现相关的技术应用。

历史：基础研究由来已久

资料显示，对声频定向扬传播的研究最早可追溯到 18 世纪中叶人们对心理声学中“塔尔蒂尼音调”的发现，即当两个音一齐发声时，如果声音稳定的话，同时发出的第三个音也是可以听得见的。塔尔蒂尼音调是一个主观的音调，即使是两列频率很近的超声波信号也可使人听到这种线性叠加的声音变动。19世纪中叶，德国物理学家亥姆霍兹证实了两个音调在空气中传播可以通过非线性作用产生它们的差频与和频信号，他的理论和公式测得的数据吻合支持了“塔尔蒂尼音调”结论的正确性。

从上世纪80年代开始，世界各国科学家对声音定向传播技术的研究进入了新的阶段。匡正介绍，广义来讲，定向声技术主要有三种，一是聚音罩技术，这种技术最简单，也就是在高频扬声器上罩个抛物面形的罩，人在聚音罩下方即可清楚听到声音;二是扬声器阵列技术，这种技术用大量的扬声器组成阵列形成波束，使波束方向即主瓣方向能量最高;最后一种是基于超声的声频定向传播技术，即把声音调制到超声上发送到空气中，利用空气的非线性自解调产生定向声音，这种技术简单可靠，效果最好。

“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型声频技术，其基本原理是将可听声音信号搭载到超声载波信号之上，利用其在空气中传播时空气的非线性声学效应，信号会发生交互作用和解调，再借助超声波本身的高指向性，就可实现可听声音的定向传播。”匡正说。

很显然，不论是从原理、技术研发还是技术应用、产品开发、发展前景看，基于超声的声频定向传播是时下和今后声音定向传播技术的发展主流。这种技术在很大程度上填补了国内外声学创新领域的空白，被业内称为是“一项重大的声学技术变革”。而从科研成果和技术应用来看，我国科研团队在此方面的进度并不落后，相反地，在新产品开发方面，还走在了前列。

现状：新技术新产品方兴未艾

从2015年开始，匡正博士领衔的声学研究团队就致力于声音定向传播技术的研究和以声音定向传播技术为基础的定向音频解决方案研究，取得了一系列进展，并在多个场景成功应用。

匡正透露，根据发声材料的不同，我国声音定向传播技术的发展大致经历了三个阶段。首先是基于超声波换能器的声频定向传播技术，随后，基于压电薄膜材料的声频定向技术被研究出来，近几年，随着声音定向传播技术的不断发展，基于特定透明复合材料的声音定向传播技术成为技术研发和应用的重点。

一款名为聚音宝的音响产品被业内认为是国内首款基于定向声传播技术研发的产品，该音响产品正前方音量集中，声音大，而两侧音量则随角度增加而逐渐减弱，另外，技术参数显示，聚音宝音响正前方声波传输距离可达十余米，在这个数值范围内，音响正前方传输区域内音量衰减很小。

让声音实现定向传播的现实意义在哪里?苏州清听声学科技作为国内最早将声音定向传播技术应用到具体场景中的科技型企业之一，已将定向发声技术应用在环保、交通、公共服务等多个领域。企业负责人栗振表示：“作为智慧城市高科技产品的新锐，基于声音定向传播技术的定向音响在智慧城市建设发展、展示展览、商用显示、商超零售、医疗金融、智慧交通等领域都有极为广阔的应用前景，不仅带来创新的应用体验和价值，还将声音环保和噪声污染防治管理带进人们的日常生活中，改变现代社会人们的生活。”

未来：听觉革命前景可期

“目前，我国基于声音定向传播技术的音响产品，其声波是在声源正前方区域呈扇形传播，具有指定的方向和角度。声源正前方音量可达最高，在正向传播距离内，音量衰减低，而具体传输距离还可以根据应用需求，通过调整声学算法来确定。”匡正告诉记者。

说到声音定向传播技术的应用，栗振向记者举了一个最为常见的例子：“比如利用声音定向传播技术，可以从根本上解决广场舞音乐扰民和互相干扰的问题，广场舞音乐的传播不再是“霸道式”全方位发散性传播，而是形成一个个同时兼具开放、相对独立、互不干扰的声场。”

记者了解到，在智慧城市建设发展中，定向音技术主要在智慧体育服务、未来社区场景建设、党建宣传等方面发挥定向语音指导、定向语音宣导等服务，为基层文体服务完善体系，营造安静环保的人居环境，共建和谐邻里生活。

在展示展览行业中，声音定向传播技术的应用尤其受欢迎。科博文化馆、企业展厅、展览展会等场所通过应用定向声技术实现定向语音分区讲解、定向语音导览等功能，多个音箱同步工作不会串音，各音区相对独立。

同样，在商业显示行业的应用中，定向声技术能够与广告机、LED/LCD等商业显示屏集成，完成定向语音导览、定向语音活动宣导等功能;在商超零售行业中，利用定向声技术实现分区定向语音商品导购、定向语音商品促销等功能，提高宣传内容转化率和宣传效果。

“基于公共服务属性，未来医疗、金融行业也会对定向声传播技术产生巨大需求。例如医院和银行人流量较大，秩序难控，传统的音箱应用无疑会增加环境声场压力，嘈杂的环境影响业务效率。在医院和银行等大厅集成定向音箱，实现定向语音叫号、定向语音引导等功能，能够在很大程度上建立一个舒适的声场环境，优化整体声环境，且对客户具有一定的信息保密性。”栗振分析说。

匡正透露，目前我国声音定向传播技术还在交通应用领域取得了不小的突破。由于属于户外应用，交通大环境较为复杂，对定向声技术的要求也更加严格，通过对定向声技术的算法进行升级，从声源传播距离和指向性角度等方面进行优化，实现交通场景安全警示声音的精准投放和指向传播，可以应用到高速公路、隧道等需要实施精准语音预警的场景。

目前，定向声在交通领域的已有应用包括行人闯红灯定向语音警示、高速路定向语音警示和智慧公交站牌定向语音报站等，这些应用都已实现在不影响正常交通秩序的情况下，实现交通警示预报功能，将极大优化交通管理工作的质量和效率。

栗振分析：“定向声技术是打开未来生活场景的一把钥匙，它服务于生活的方方面面，将在很大程度上改善人们的生活方式、服务方式、消费习惯、出行习惯等。定向声技术正在经历从概念到产品到广泛应用的转变，我们相信定向声技术未来可期。”(记者 张景阳 通讯员 陈淑娟)

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