探索定向声技术,清听声学“安静操场”意外变身为声学实践课堂!
日期:2025-10-20 16:33:34 发布者:本站
“我来设计一个表格,这样数据汇总更清楚。”
“我们可以把测量过程简图画下来,在不同点位标出分贝数据~”
“我发现正对喇叭的位置声音最响.....”
“我们组在喇叭后方也测了,声音明显降很多!”
手拿分贝仪、拉直卷尺、调整角度……每一位同学都沉浸其中,认真完成自己的分工任务。这不是在实验室,也不是在科技馆,而是在苏州市杨嘉墀实验学校的操场上,围绕清听声学的“安静操场系统”展开的一堂别开生面的物理声学探索课。
这堂设在户外的物理声学课,竟意外地成为学生们最期待的课程之一,它打破传统实验室边界,将整个操场变为一个巨大的声学实验室,在这里,知识不再是书本上抽象的公式和定律,而是变成可以亲手测量、亲耳聆听、亲身感知的奇妙现象。
从现象到原理:一场关于声音的探索
与传统广播声音向四面八方传播不同,杨嘉墀实验学校的同学们通过亲手测量发现,操场广播的声音仿佛被“约束”在了特定区域。
“沿着扇形路线测量,数据由小变大再变小......”
“一旦走到设备后方,音量就急剧衰减!”
面对这些与传统认知截然不同的测量数据,学生们的好奇心被彻底点燃,“为什么声音不会到处跑?”“是不是有什么我们看不到的声音屏障?”
在一轮又一轮讨论分析后,最终聚焦到一个关键问题:究竟是什么技术,让声音如此“守规矩”?
这一切的奥秘,都来自于创新的“定向声技术”,这项颠覆性声学技术彻底改变声音的传播方式。
通俗来说,传统广播就像一只普通的灯泡,光线(声音)向四周均匀发散;而定向声技术更像是一只手电筒,能将声音像光束一样,精准“投射”到目标区域,有效避免对周边环境造成干扰。
技术深入:定向声是如何实现的?
定向声技术的核心价值,在于它能在开放空间中,创造出一个个独立的、互不干扰的“声音气泡”(Sound Bubble),它通常通过特殊的声学结构或扬声器阵列,实现对声波的相位和波束成形管理。
我们常把传统扬声器和定向声技术比成灯泡和手电筒,其实,定向声技术运用“参量阵”的先进原理,其核心过程可以分为三步:
搭载:首先,我们将人耳能听到的普通声波(可听声),像搭载快递一样,装载到一束人耳听不见的、频率很高的超声波上,超声波本身具有方向性好、易控制的特性,就像一列在轨道上精准行驶的高速列车;
定向发射:接着,这列搭载了声音信号的“超声波列车”被定向发射到空气中,由于超声波指向性极强,这束声波会像激光一样,朝着预设方向笔直传播,而不会扩散到周围区域;
空中解码:当这束特殊的超声波在空气中传播时,空气自身会扮演一个“解码器”的角色,通过其物理特性(自解调效应),自动将搭载在超声波上的可听声信号解析并释放出来。
于是,最终的结果就是,清晰的声音仿佛“凭空”出现在设定的目标区域内,而一旦走出这个区域,声音就迅速减弱消失, 这就实现了声音“指哪打哪”,让声音在特定区域内清晰可闻,同时最大限度地减少对周边环境的干扰。
从操场到未来:定向声技术的广阔天地
当然,定向声技术的应用远不止于校园广播。
博物馆、展览馆:为特定展区提供语音讲解,不同展位解说声互不干扰,营造安静的观展环境。
商业展示:让广告信息精准传递给特定位置的顾客,避免公共场合的噪音污染。
交通枢纽:实现信息对特定人群、特定区域的定向播报,提升通知效率。
办公空间:在开放办公区创造独立的声音空间,保护谈话私密性。
由此可见,定向声技术的意义已超越单纯的声音控制,它为我们提供了一种全新的解决方案,能够在复杂的公共空间中,为特定区域精准创造独立的声音环境,从而实现“声音秩序”,让信息的有效传递与环境的安静体验不再相互冲突。
在杨嘉墀实验学校,定向声技术不仅优化了校园声环境,更重要的是点燃学生对科学的好奇与热情,当抽象的物理定律以直观、生动的方式呈现,这便是科技与教育融合最美的样子:最好的课堂,不止在课本里,更在于每一次真实的探索与发现中!
清听声学作为中国科学院声学研究所产业化平台,已用10年时间,在定向声技术专利、产业协同、场景深耕等维度构筑了无法复制的竞争壁垒,我们正致力于将这项技术深度融入更广阔的领域,持续开拓应用边界,为生活和社会创造真实价值。