在現(xiàn)實(shí)世界中，想讓聲音具有方向是極困難的一件事。即使是“科學(xué)昌明”的二十世紀(jì)末，聲學(xué)科技仍致力于諸如聲音品質(zhì)的改良，至于聲音方向則始終是非主流的題目。如今邁入新世紀(jì)，相關(guān)的理論與技術(shù)逐一成熟，“定向聲波”的研究終于成為一門(mén)顯學(xué)，“傳音入密”也總算等到夢(mèng)想成真的一天。

　　定向聲波要如何產(chǎn)生呢?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，雖然“可聞聲波”(人類聽(tīng)得見(jiàn)的普通聲波)通常具有擴(kuò)散性，但頻率更高的超聲波(亦稱“超音波”)卻不難形成集中的狹窄波束，兩者的差異可用普通光線與雷射光比擬。沒(méi)錯(cuò)，人類當(dāng)然聽(tīng)不見(jiàn)超聲波，好在對(duì)于任何聲波而言，空氣都是所謂的“非線性介質(zhì)”，因此超聲波會(huì)在空氣中再產(chǎn)生可聞聲波，而這個(gè)可聞聲波就能具有很高的方向性。

　　倘若追本溯源，定向聲波科技可追溯到一九六○年代的聲納研究。當(dāng)年一批科學(xué)家正是利用類似的原理，制造出方向性極佳的海底聲納系統(tǒng)。不過(guò)在海水這種介質(zhì)中，定向聲波的用途想來(lái)想去總離不開(kāi)聲納，如今進(jìn)入空氣介質(zhì)，定向聲波卻立刻前途無(wú)量。一旦聲音有了方向，不可思議的用途勢(shì)必層出不窮，以下所列舉的例子，只是最容易聯(lián)想到的幾項(xiàng)應(yīng)用。

　　汽車?yán)锏膫�(gè)人喇叭：例如四人座的私家車，可在車頂裝設(shè)四臺(tái)定向聲波發(fā)射器，車內(nèi)四個(gè)人便可一邊(以定向聲波)欣賞各自的音樂(lè)，一邊毫無(wú)障礙地(以非定向聲波)彼此交談。目前為止，至少已有Daimler Chrysler這家公司推出這樣的概念車，而量產(chǎn)也是遲早的事。

　　虛擬喇叭與環(huán)場(chǎng)音效：固定一處的定向聲波發(fā)射器，只要瞄準(zhǔn)墻上幾個(gè)角落，便能讓每一個(gè)反射點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)“虛擬喇叭”(反射后的聲波沒(méi)有方向性，就好像雷射光打到墻壁會(huì)形成發(fā)散的小光點(diǎn))。這項(xiàng)功能最適合家庭電影院、小型視聽(tīng)室等場(chǎng)所，因?yàn)橹灰�架設(shè)一臺(tái)發(fā)射器，便能模擬出逼真的環(huán)場(chǎng)音效;倘若再加一點(diǎn)機(jī)關(guān)，環(huán)場(chǎng)音效就能變?yōu)閯?dòng)態(tài)，因?yàn)橐苿?dòng)反射點(diǎn)可說(shuō)是輕而易舉。

　　公共場(chǎng)所的一對(duì)一行銷：利用很簡(jiǎn)單的電子裝置，商店櫥窗或廣告看板便可先鎖定附近的行人，再對(duì)他發(fā)射定向聲波來(lái)推銷商品，而不會(huì)對(duì)他人產(chǎn)生任何噪音。著名的科幻電影《關(guān)鍵報(bào)告》就有類似的情節(jié)，不過(guò)其中的發(fā)射器還配備有眼紋辨識(shí)系統(tǒng)，因此叫得出每個(gè)人的名字。此外，類似裝置亦可用在超級(jí)市場(chǎng)，用來(lái)向顧客提供各區(qū)商品的資訊。

　　展區(qū)的情境模擬：在博物館或美術(shù)館的各個(gè)重要展區(qū)，可利用定向聲波製造不同的情境，還能包括展品的口頭解說(shuō)，絲毫不用擔(dān)心互相干擾。參觀者也不再需要耳機(jī)，即可隨時(shí)隨地聽(tīng)到口述的導(dǎo)覽。提到耳機(jī)，目前需要即時(shí)翻譯的場(chǎng)合都少不了這個(gè)累贅，相信定向聲波很快也會(huì)將它淘汰。

　　自我推銷的商品：在百貨公司或商展中，只要將定向聲波射到某件商品上，該商品便能“長(zhǎng)出”一個(gè)虛擬喇叭，開(kāi)始向圍觀的顧客自我推銷。

　　機(jī)器與人的私密對(duì)話：例如用于提款機(jī)、售票機(jī)、販賣機(jī)的語(yǔ)音說(shuō)明。

　　定向聲波的基本原理

　　根據(jù)物理定律，若要發(fā)出定向聲波，發(fā)射器尺寸必須超過(guò)聲波波長(zhǎng)許多倍。

　　普通的喇叭頂多半公尺寬，可聞聲波的波長(zhǎng)範(fàn)圍則是幾公分至十幾公尺，兩者的比例不符合發(fā)出定向聲波的條件。

　　超聲波的波長(zhǎng)頂多幾公厘，如果發(fā)射器的尺寸超過(guò)10公分，兩者的比例便符合發(fā)出定向聲波的條件。因此可用這樣大小的發(fā)射器，發(fā)射出人類聽(tīng)不見(jiàn)的定向超聲波。

　　空氣對(duì)超聲波而言是非線性介質(zhì)，這種非線性導(dǎo)致定向超聲波會(huì)在空氣中再產(chǎn)生可聞聲波。換句話說(shuō)，定向超聲波成了可聞聲波的“隱形發(fā)射器”。

　　身為隱形發(fā)射器的定向超聲波(波束)大約呈柱狀，這根隱形柱子可長(zhǎng)達(dá)好幾公尺，足以發(fā)射波長(zhǎng)并非很長(zhǎng)(頻率并非很低)的定向可聞聲波。

　　結(jié)論–定向可聞聲波的發(fā)射機(jī)制如下：超聲波發(fā)射器發(fā)出定向超聲波，由于空氣介質(zhì)的非線性，定向超聲波會(huì)再發(fā)出定向的可聞聲波。