视听系统
定向音响的定义
定向音响是一种能够将声音定向传播的音响设备，与传统向四周扩散声音的全向性音响不同，它通过特殊技术手段，将声音能量聚焦在特定方向，使特定区域内声音清晰可闻，之外则迅速减弱，几乎不可闻，实现声音的精确定向发声，形成类似探照灯光束的效果。
定向音响的原理
超声波技术：利用超声波频率高、波长短、指向性好且人耳无法听到的特点，将可听声信号调制到超声波载波上，通过换能器阵列发射。在空气中传播时，超声波会发生非线性作用自解调出可听声，从而实现声音的定向传播。
相控阵列技术：借鉴军事领域相控阵雷达的技术原理，由多个振动子组成阵列，通过控制各振动子的相位和振幅差异，使声波在特定方向上加强，在其他方向上抵消，从而实现对声束方向的控制，将声音集中在特定方向发射出去，使聆听者只能在声束覆盖区域内听到声音。
波束成形技术：基于阵列信号处理技术，对多个扬声器发射的声波的相位和振幅进行精密调节与控制，使各扬声器发出的声波在空间中干涉、叠加，形成指向特定方向的波束，实现声音的定向传播。还可通过调整相位和振幅参数，改变声束的方向和宽度，以适应不同应用场景。
参量阵技术：利用非线性效应，将高频率的超声波作为载波，把音频信号调制到超声波上进行发射。超声波在空气中传播时，其包络会因媒质的非线性作用而变化，产生音频调制信号，进而实现声音的定向传播。
名称 | 优势 | 劣势 |
超声波技术 | - 指向性优良，能精准控制声音传播方向和区域。 - 人耳不可闻载波，声音传播舒适。 - 安全性高，对健康和环境友好。 | - 对环境敏感，温度、湿度等因素易影响声音定向效果和质量。 - 存在非线性失真，影响音质。 - 有效定向传播距离较短。 |
相控阵列技术 | - 能精确控制声束方向，快速聚焦到指定位置。 - 高分辨率和高精度，均匀准确分布声音。 - 可动态调整声束形状、方向和宽度，适应性强。 | - 系统复杂，涉及复杂电路设计等，研发生产成本高。 - 成本较高，限制大规模普及应用。- 振动子间相互耦合，影响系统性能和稳定性。 |
波束成形技术 | - 良好的定向性能，减少声音扩散和能量损失。 - 灵活性强，可灵活调整声束方向和宽度。 - 兼容性好，可与其他音频处理技术结合。 | - 计算量大，对硬件处理能力和实时性要求高。 - 存在旁瓣效应，影响定向效果和能量集中度。 - 扬声器阵列校准难度大，需定期维护。 |
参量阵技术 | - 高度定向性，避免声音干扰和泄露。 - 理想情况下声音质量较好。 | - 技术要求高，设计制造调试难度大。 - 带宽有限，难以传递高频或复杂音频信号。 - 对环境要求严格，环境因素影响定向效果和质量稳定性。 |
定向音响的技术分析
声学性能：声压级衰减特性方面，定向音响在轴向和不同偏轴位置的声音衰减优于普通扬声器，能将声音控制在目标区域内，减少对周围环境的干扰；指向性方面，定向音响具有显著的指向性优势，能将声音集中在特定方向上传播，而普通扬声器声音全方位扩散。
电磁兼容性：定向音响的电磁干扰主要来源于电源电路和音频放大电路，其干扰水平与其他消费类电子产品相当，一般不会对周边设备和环境产生不良影响。
安全性：定向音响通常采用 ClassD 型放大电路，工作时会产生一定热量，但可通过散热设计控制温升，正常使用条件下不会因温度问题影响安全性和可靠性。
环境适应性：定向音响可在多种环境中使用，但工作环境的温度、湿度和气压等条件会影响其性能，如温度过高或过低会改变空气密度和声速，进而影响声束指向性和声压级。
定向音响的安装方式
吸顶安装：将定向音响安装在天花板上，不占用室内空间，适用于会议室、办公室等场所，让声音均匀分布在整个空间，实现良好的会议和办公音频体验。
壁挂安装：在墙壁上固定音响，是常见的安装方式，适用于走廊、过道等空间，可根据需要调整音响的方向和角度，使声音能够更好地覆盖目标区域。
隐藏安装于天花顶内：将音响隐藏在天花板内部，保持空间的整洁和美观，适合对室内装修风格要求较高的场所。但安装时需要预留一定空间，便于音响的安装和散热。
放置桌面：直接将音响放置在桌面等平面上，方便灵活，适合临时使用或需要经常调整音响位置的场景，如展览展示、活动现场等，可随时根据需要改变音响的位置和方向。
定向音响的市场应用
公共场所：在博物馆、展览馆等场所，为每个展品配备定向音响，形成独立讲解区域，避免不同展品讲解声音相互干扰，观众可在展品前清晰听到讲解，提升参观体验，工作人员也可远程控制和管理音响内容，提高工作效率。机场、车站等交通枢纽中，可定向播放航班、车次信息和注意事项等，让旅客在指定区域内接收信息，提高信息传达准确性和效率，维持良好的秩序。
商业领域：商场内店铺可利用定向音响吸引顾客，播放促销活动、产品介绍等，声音集中在店铺附近，不影响周边店铺和过道顾客，有效宣传产品和促销信息，提高顾客进店率和购买欲望。餐厅等场所可播放轻音乐或用餐提示等，营造舒适用餐氛围，提升顾客满意度。
教育领域：在校园广播系统中应用定向音响，可将不同内容的声音信号传输到特定区域，如教学楼、操场、食堂等，实现分区广播。教学楼内可播放背景音乐、通知等，营造轻松学习氛围；操场可进行集合整队口令、运动会成绩播报等，保证声音清晰可辨，不影响周边教学楼正常教学。
医疗领域：医院的候诊区、走廊等公共区域，以及手术室、ICU 等特殊病房，还有康复治疗中心等场所，都适合安装定向音响。例如，在候诊区可播放舒缓的音乐，缓解患者焦虑情绪；在特殊病房可通过定向音响与患者交流，让患者清楚听到声音，同时不影响其他病房和医护人员工作。
城市广场舞：定向音响可用于广场舞，将声音控制在一定范围内，让跳舞的人能听到清晰音乐，同时减少噪音对周边居民的干扰，缓解广场舞音乐扰民问题。
