在神州大地的夏日夜晚，各地都會(huì)出現(xiàn)一支名為廣場(chǎng)舞大媽的“神秘力量”她們常年攜帶大功率音響占據(jù)著有利地形并對(duì)周圍居民使用噪聲攻擊。之前也有新聞報(bào)道居民為了對(duì)付廣場(chǎng)舞大媽耗資26萬購(gòu)置了定向音響，然而這個(gè)定向音響是何方神圣？
首先，我們平常聽到的絕大多數(shù)的音箱其實(shí)發(fā)出的聲波都是360度輻射出去的，即球面波。不同的頻率、角度下，聲波能量當(dāng)然會(huì)有不同，只是常見的音箱在側(cè)面、背面的聲波能量比想象的要大得多，特別是低頻，基本上是無方向性的；高頻段方向性強(qiáng)一點(diǎn)，但在側(cè)后方(45度/315度)也只是衰減3~6分貝左右而已。所以，你把家中的音箱拉出來聽聽就明白了，即使你并沒有正對(duì)著音箱聲音還是很響。
那么，怎么樣才能讓聲音集中起來，或者用專業(yè)術(shù)語說加強(qiáng)指向性呢？最常見的就是在喇叭單元前加號(hào)角，高音廣播喇叭、歌舞廳里的專業(yè)音箱就是如此。號(hào)角音箱的低頻沒有改變，但中高頻段的指向性加強(qiáng)了，基本上垂直、水平方向可以控制在100度以內(nèi)，該角度以外可以衰減12分貝以上。傳統(tǒng)的號(hào)角系統(tǒng)如下圖：
喉口到號(hào)角出口的中間和兩邊的距離不等。那么聲音傳播到的時(shí)間也不等(就是說，出口部分的相位角差異很大)，所以出口部分的波陣面趨向于以喉口為中心的球面波。但加了號(hào)角的音箱即使是球面波，聲波的擴(kuò)散角也比普通揚(yáng)聲器小的多。然而現(xiàn)在的遠(yuǎn)程投射號(hào)角已經(jīng)有了些改變，如下圖。將八字型號(hào)角的中間部分加了個(gè)菱型的塞子。號(hào)角中間的菱型塞子可以將高音在號(hào)角中間部分的聲波做延時(shí)處理，使的聲波從號(hào)角的喉口到號(hào)角的出口各部分的時(shí)間相等。也就是說，聲波在該號(hào)角的出口各部分的相位角是相同的。那么，在號(hào)角的出口部分的波陣面趨向于柱型。
除了號(hào)角外，另外一個(gè)方法就是讓音箱發(fā)出柱面波，用多只喇叭單元進(jìn)行排列，廣播音柱是比較容易見到的柱面波音箱，它的垂直指向性很強(qiáng)，水平指向性一般。如果還要再加強(qiáng)指向性怎么辦？聲學(xué)工程師們研究出了“線性陣列”音箱。大家有可能在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)見過，如下圖。線性陣列是將數(shù)個(gè)中高音單元用物理加電子的方式進(jìn)行處理，可以非常精確地控制指向性。物理的方式是在每個(gè)單元前加聲學(xué)透鏡，電子的方式是將音頻信號(hào)數(shù)字化后進(jìn)行分頻及復(fù)雜的數(shù)字效果處理，然后轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)分別對(duì)每個(gè)單元獨(dú)立放大驅(qū)動(dòng)。
另外，還有一種有源定向揚(yáng)聲器，這種揚(yáng)聲器利用不同頻率的聲波的特性來實(shí)現(xiàn)定向的目的。較高頻率的波擁有較好的指向性，而較低頻率的波能比較容易的繞過傳播過程中的障礙。舉個(gè)例子：蝙蝠利用指向性比較好的超聲波來定位，地震產(chǎn)生的次聲波則可以繞地球好幾圈。與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的原理不同，有源定向揚(yáng)聲器首先將低頻聲音信號(hào)載于指向性很強(qiáng)的高頻信號(hào)之上，再經(jīng)過放大、發(fā)射到空氣中，而后，空氣會(huì)把高頻信號(hào)迅速過濾，其上的可聽聲音信號(hào)便會(huì)自然濾出，實(shí)現(xiàn)像激光一樣定向傳播。有源定向揚(yáng)聲器能夠把聲波控制在特定區(qū)域內(nèi)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的聲波很強(qiáng)，而出了這個(gè)區(qū)域，聲波就會(huì)很弱，甚至沒有。
聯(lián)系客服
