一种飞机声重构技术

赵华勇

【摘 要】飞机声重构属于声辐射逆控制，能够通过扬声器阵列在某区域或模型内真实地重现飞机舱内环境声，以便于飞机噪聲控制和声品质研究。本文以波场合成技术实现飞机声重构，并通过理论分析和仿真计算验证其可行性。

【关键词】声重构；扬声器阵列；噪声控制；声品质；波场合成

0 引言

飞机舱内噪声是评价乘客舒适度的一项重要指标，良好的舱内声环境有助于提高产品竞争力、树立企业品牌与口碑和开拓市场。因此飞机舱内声学设计、噪声控制和飞机声品质研究已经全面渗透到飞机设计、生产、运营及持续优化的过程中。飞机声重构技术能够为以上设计和研究提供可靠的试验环境，完美解决试验飞行验证衍生的经济成本高、时间和空间局限性大等问题。

波场合成是一种典型的声场重构技术，最早由Berkhout等人提出[1]，该技术以显式形式向扬声器阵列提供驱动信号，通过调整输入到多个扬声器信号的振幅和相位，以实现在目标区域产生一个目标声场。近年来国外学者已对波场合成进行了广泛地研究和改进[2-4]，同时该技术已在3D音频重现中应用，如影剧院、音乐会场以及汽车等。但该技术在飞机舱内声重构的应用在国内外都比较少见。

本文根据波场合成理论，对飞机声重构的原理进行推导分析，并且基于该技术分别对几种潜在的飞机单频噪声进行仿真计算，同时验证几种不同扬声器阵列排布方式的计算结果。

1 基于波场合成的飞机声重构理论

2 计算实例分析

基于以上的原理及模型，分别取100Hz，300Hzh两个飞机发动机及其附件可能引发的噪声进行计算。

如图3所示，声源是位置为（1，-1），扬声器阵列分布在声源前1m的直线上，每个扬声器间距为0.2m，总共35个扬声器，重构区域为扬声器前方10m×10m的方形区域。

由图6可见，虽然扬声器阵列和声源位置都发生了变化，但仍能在重构区域较好地重现飞机声。并且根据图7可得，除了在主要输出的扬声器处有较大误差外（如图中白色高亮区域所示），该种方法重构的飞机声在其他重构区域的重构误差很小。

3 小结

本文以波场合成为基础，从理论及仿真计算阐明并验证实验室环境下重构飞机声的可能性，可以得到：波场合成技术能够较好地重现飞机声，并且除了在主要输出的扬声器阵列附近存在一定误差以外，在其它重构区域的误差都比较小。

【参考文献】

[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.声学原理[M].北京：科学出版社，2012.

[责任编辑：田吉捷]