一種飛機聲重構技術

趙華勇

【摘 要】飛機聲重構屬于聲輻射逆控制，能夠通過揚聲器陣列在某區域或模型內真實地重現飛機艙內環境聲，以便于飛機噪聲控制和聲品質研究。本文以波場合成技術實現飛機聲重構，并通過理論分析和仿真計算驗證其可行性。

【關鍵詞】聲重構；揚聲器陣列；噪聲控制；聲品質；波場合成

0 引言

飛機艙內噪聲是評價乘客舒適度的一項重要指標，良好的艙內聲環境有助于提高產品競爭力、樹立企業品牌與口碑和開拓市場。因此飛機艙內聲學設計、噪聲控制和飛機聲品質研究已經全面滲透到飛機設計、生產、運營及持續優化的過程中。飛機聲重構技術能夠為以上設計和研究提供可靠的試驗環境，完美解決試驗飛行驗證衍生的經濟成本高、時間和空間局限性大等問題。

波場合成是一種典型的聲場重構技術，最早由Berkhout等人提出[1]，該技術以顯式形式向揚聲器陣列提供驅動信號，通過調整輸入到多個揚聲器信號的振幅和相位，以實現在目標區域產生一個目標聲場。近年來國外學者已對波場合成進行了廣泛地研究和改進[2-4]，同時該技術已在3D音頻重現中應用，如影劇院、音樂會場以及汽車等。但該技術在飛機艙內聲重構的應用在國內外都比較少見。

本文根據波場合成理論，對飛機聲重構的原理進行推導分析，并且基于該技術分別對幾種潛在的飛機單頻噪聲進行仿真計算，同時驗證幾種不同揚聲器陣列排布方式的計算結果。

1 基于波場合成的飛機聲重構理論

2 計算實例分析

基于以上的原理及模型，分別取100Hz，300Hzh兩個飛機發動機及其附件可能引發的噪聲進行計算。

如圖3所示，聲源是位置為（1，-1），揚聲器陣列分布在聲源前1m的直線上，每個揚聲器間距為0.2m，總共35個揚聲器，重構區域為揚聲器前方10m×10m的方形區域。

由圖6可見，雖然揚聲器陣列和聲源位置都發生了變化，但仍能在重構區域較好地重現飛機聲。并且根據圖7可得，除了在主要輸出的揚聲器處有較大誤差外（如圖中白色高亮區域所示），該種方法重構的飛機聲在其他重構區域的重構誤差很小。

3 小結

本文以波場合成為基礎，從理論及仿真計算闡明并驗證實驗室環境下重構飛機聲的可能性，可以得到：波場合成技術能夠較好地重現飛機聲，并且除了在主要輸出的揚聲器陣列附近存在一定誤差以外，在其它重構區域的誤差都比較小。

【參考文獻】

[1]Berkhout AJ，Vries D de，and Vogel P.Acoustic control by wave-field synthesis[J]. Journal of the Acoustical Society of America，1993，93（5）：2764-2788.

[2]Start，E.W.Application of curved arrays in wave field synthesis[D].the Netherlands：Delft University of Technology，1997.

[3]Darren B W and Thushara D A.Reproduction of a planewave sound field using an array of loudspeakers[J].Ieee Transactions on Speech and Audio Processing，2001，9（6）：697-707.

[4]Wu Y J and Thushara D A.Reproduction of a planewave sound field using an array of loudspeakers[J].Ieee Transactions on Speech and Audio Processing，2009， 17（1）：107-116.

[5]程建春.聲學原理[M].北京：科學出版社，2012.

[責任編輯：田吉捷]