近日，上海古美人口文化公园出现了一件广场舞消音“神器”——智慧广场舞系统，它能将乐声的传播范围控制在设备正前方30度夹角内，在这个夹角外的区域里，音量会明显减弱。据了解，这种“神器”已在北京、上海、苏州、无锡、常州、成都等城市的公共场所使用，助力解决广场舞扰民问题。它的科学原理是什么？记者采访了中国科学院声学研究所博士、苏州清听声学科技有限公司技术总监匡正。

据介绍，智慧广场舞系统主要采用定向声技术。从2015年起，中科院声学所与清听声学合作，让定向声技术等科技成果走上了转化和产业化道路，研发出室内定向音箱等产品。匡正说，人能听到的声音都是向四面八方传播的，属于可听声波。科学研究发现，声波在传播时，各个方向的声压其实都是不同的。通过控制和处理，可以让普通声源变成指向性声源，使声源沿着一定的路径传送声音。指向性声源发送的是一束“音柱”，类似探照灯发出的光柱，只有位于“音柱”所覆盖区域的人才能清晰地听到声音。

科学研究还发现，声波频率越高，传播过程中指向性越好。超声波的频率大于20千赫，具有良好的指向性。定向声技术就是利用超声波的指向性特点，通过特有的声学技术和算法，把可听声调制到超声波频段上，再发送到空气中，从而实现可听声的定向传播。“超声波好比是船，我们把广场舞的声音搭载到这条船上，它们就不会四处扩散了。”匡正打比方道。

清听声学与国家体育总局体育科学研究所合作研发的智慧广场舞系统，把声音的传播范围控制在正前方30度夹角内。这个夹角大小是可以调节的，室内定向音箱的传播夹角一般是15度，考虑到广场舞参与人数较多、活动范围较大等特点，研发团队将夹角设定为30度。在夹角范围内的舞者能清晰地听到乐声，而在这个夹角范围外，音量会大幅减弱。实验显示，普通扬声器如果播放90分贝的声音时，侧边1米处为85分贝；定向扬声器播放90分贝的声音时，侧边1米处为70分贝，声音强度明显降低。

工作人员安装广场舞“神器”时，会查看设备正前方有没有居民楼，侧边居民楼的距离有多远。如果设备播放90分贝的音乐，传到20米外的侧边居民区，就降到了50分贝左右。我国法律规定，居民区白天噪声不得超过60分贝，晚上噪声不得超过55分贝。在古美人口文化公园，紧邻广场舞区域的噪声检测电子屏显示，老年人跳广场舞时，噪声在50分贝左右。再往外走20米左右，就几乎听不到广场舞音乐了。

凭借定向声技术，每个音箱都有“独立音区”，把声音传播控制在这一区域里。因此，广场舞“神器”不仅能让声音不扰周边居民，还能不扰其他舞队。一个较大的场所可以有多支舞队，每支舞队在自己的“独立音区”闻乐起舞，彼此不再干扰。

除了广场舞，定向声技术在展览、广告、教育等诸多领域也有用武之地。比如在博物馆，每件重点展品都可以配备录制好的语音讲解，观众走进某件展品前的“独立音区”，就能听到讲解，而不会受到其他展品讲解的干扰。