前沿 | 近期【声学】相关学术论文整理

本文整理了一些近期发表的声学相关论文，供大家了解科研进展。

1.使用声音传输损耗编码变分自编码器的通风声学谐振器逆向设计

Journal of Mechanical Science and Technology

Pub Date  : 2024-12-21

DOI : 10.1007/s12206-025-0103-y

Jin Yeong Song, Seok Hyeon Hwang, Min Woo Cho, Keon Ko, BaekGyu Kim, Kyungjun Song, Sang Min Park

文章摘要：

用于同时进行声音衰减和通风功能的通风声学谐振器（VARs）在声学领域带来了独特的挑战。传统的通风声学谐振器设计方法受限于对人类直觉的依赖以及大量计算资源的需求。本研究提出了一种新型的声音传输损耗编码变分自动编码器（STL-VAE），用于通风声学谐振器的逆向设计。STL-VAE 模型通过将目标声音传输损耗（STL）编码到潜在空间中来克服这些限制，从而能够生成实现宽带声音衰减的 VAR 设计。STL-VAE显著降低了目标 STL 和生成的 VAR 设计之间的均方误差（MSE），比训练数据集中的最佳设计高出 100 倍以上。所提出的方法为设计复杂的声学超材料提供了一种高效和准确的途径，可用于城市和工业降噪领域。

Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering

Pub Date  : 2024-12-17

DOI : 10.1111/mice.13401

Weihao Sun, Shitong Hou, Gang Wu, Yujie Zhang, Luchang Zhao

Journal of Experimental Biology

Pub Date  : 2024-12-13

DOI : 10.1242/jeb.246234

Lori G Liu,Christopher J Clark

与猫头鹰安静飞行能力相关的一种羽毛结构是它们飞行羽毛上柔软的背侧表面：天鹅绒。这种天鹅绒是从羽毛小枝向上延伸出的细长丝状羽支构成的一片绒毛层。空气动力学噪声假说认为，这种天鹅绒可降低由湍流引起的空气动力学噪声；而结构噪声假说则认为，天鹅绒起到干润滑剂的作用，能减少羽毛相互滑动产生的摩擦噪声。

我们通过对斑鸮（Strix varia）翅膀上 24 个位置的天鹅绒长度进行量化，然后定性评估 24 种鸟类中天鹅绒的存在来研究结构噪声假设。我们发现，天鹅绒在猫头鹰、夜鹰、鹰和隼中至少独立（趋同）进化了4次。

arXiv - EE - Systems and Control

Pub Date  : 2024-12-13

DOI : arxiv-2412.10559

Siyang Hu, Nick Wulbusch, Alexey Chernov, Tamara Bechtold

Trends in Hearing

Pub Date  : 2024-12-12

DOI : 10.1177/23312165241292205

Nasser-Eddine Monir, Paul Magron, Romain Serizel

在复杂的声学环境中，语音清晰度受到噪声和混响的挑战，多声道语音增强技术成为帮助听力损失患者的一种颇具前景的解决方案。此类算法通常在语句层面进行评估。然而，这种方法忽略了通过音素特定分析所揭示的细微声学差别，可能会掩盖有关其性能的关键信息。

本文对三种前沿的多声道语音增强算法进行了深入的音素层面评估。这三种算法（filter-and-sum network、minimal variance distortion free response 和 Tango）在不同的噪声条件和空间设置中进行了广泛的评估，利用实测房间脉冲响应开展逼真的声学模拟，并借助双耳听力设置中多个麦克风所提供的多样性优势。

Building and Environment

Pub Date  : 2024-12-09

DOI : 10.1016/j.buildenv.2024.112425

Johann Kay Ann Tan, Siu-Kit Lau

交通基础设施带来的噪声是交通拥堵城市的主要噪声污染源。尤其是在那些炎热潮湿的城市中，更需要好的建筑立面元素来改善建筑的声学和通风性能以应对噪声和炎热气候的干扰。通风窗口设计为应对这些干扰提供了潜在的解决方案，并且可以通过在通风腔内实施主动噪声控制 （ANC） 进行改进。

高度城市化的环境可能有无数的噪声源同时出现，其中某些人声源是动态的和移动的，例如来自车辆和铁路的噪声。在本研究中，采用时域方法分析多个噪声源和移动噪声源对通风窗中 ANC 性能的影响。

Measurement 

Pub Date  : 2024-12-07

DOI : 10.1016/j.measurement.2024.116414

P. Ashok, B. Latha

水下应用，包括深水定位系统、预警系统、自主水下航行器的跟踪以及深水和浅水的水下无线通信等，都面临独特的挑战。水下环境中的环境噪声变化很大，位置依赖性强，且具有独特性。水下通信固有的衰减、色散和环境噪声使这些挑战更加严峻。

为了通过无线网络增强水下声学信号，开发一种改进的梅尔频率倒谱系数（IMFCC）算法。该过程从使用水听器或水下传感器进行细致的数据收集开始，然后进行全面的预处理，以消除可能降低信号质量的噪声、伪影和干扰。特征提取是一个关键步骤，涉及将IMFCC适配到水下领域。这种适配可能需要修改标准的IMFCC参数，以更好地捕捉水下信号的特性。

Applied Acoustics 

Pub Date  : 2024-12-06

DOI : 10.1016/j.apacoust.2024.110464

Haydar Aygün

针对包含嵌入环氧树脂芯矩阵中的回收聚氨酯玻璃珠的材料的声学特性进行了理论、计算和实验研究，以评估其在建筑行业以及嘈杂环境中的适用性。空间傅里叶变换方法基于确定两个平行表面上的复杂压力分布，并通过使用二维空间傅里叶变换将它们分解为平面波分量，以便将其用于分离入射波和反射平面波分量。这将有助于确定吸收系数和反射系数，这是了解材料存储声能能力的两个重要参数。

采用启发式角度依赖性曲折度的 Johnson-Champoux-Allard 模型预测材料的有效密度和体积模量，用于计算波数和特性阻抗。最终，用这些参数来确定多孔材料在斜入射角下的吸收系数和反射系数。

Physics of Fluids 

Pub Date  : 2024-12-05

DOI : 10.1063/5.0239429

Jun Xie, Liansheng Liu, Yuhui Li, Xinpeng Huo, Xuanchen Liu, Ziyue Wang

雾化器喷孔下游的气泡膨胀和破裂现象是液体雾化成液滴的主要原因。然而，由于高流量密度、高流速、微小气泡尺寸和气泡寿命短等带来的挑战，用实验验证气泡雾化机制一直难以实现。

在这项研究中，进行了理论和实验分析，以研究气体射流、液体射流和气液两相喷雾的远场声学特性。使用噪声分析仪来测量这三种配置产生的声发射：气体射流、液体射流和气液混合射流（即泡腾雾化）。基于声学模态域内的全局噪声特性建立了流态模型。理论分析包括量化雾化器出口下游的气泡群，以及汇总气泡簇破裂产生的噪音。

Methods in Ecology and Evolution  

Pub Date  : 2024-12-05

DOI : 10.1111/2041-210x.14405

Neel P. Le Penru, Becky E. Heath, Jamie Dunning, Lorenzo Picinali, Robert M. Ewers, Sarab S. Sethi

小型麦克风阵列和声源定位算法在生态系统的被动声学监测 （PAM） 中日益普及。这些技术能够分析自然声景的空间特征，为生物多样性和生态系统健康状况提供更多见解。虽然其中许多技术已经在实地进行了评估，但缺乏可控、可重复的测试方法。

我们开发了一种 Ambisonics 虚拟声音环境 （VSE），用于模拟真实的自然声景，以评估空间 PAM 技术。我们使用带有六个麦克风阵列的 PAM 记录器验证了这种新方法，从中提取了一套典型的生态声学指标，包括声学指数，以及分别通过 BirdNET 和 HARKBird 软件所做的鸟类物种预测和定位。

我们首先通过对比实地录音和基于 VSE 的录音在这些指标上的情况，来验证 VSE 是否能够很好地复制自然声景以测试 PAM 技术。为了将 VSE 作为测试 PAM 硬件的环境进行试点，我们使用同一套指标，来比较阵列在不同俯仰角下录制的 VSE 音频，从而评估了方向对六麦克风阵列性能的影响。最后，我们将虚拟声音环境作为被动声学监测软件的测试平台进行试点，研究 BirdNET 和 HARKBird 软件在添加到虚拟声音环境所复现声景中的鸟叫声上的表现情况。

虽然 VSE 和实地录音在某些指标（如频谱组成和 BirdNET 预测）上具有相似性，但 Ambisonics 的感知偏差和对空间混叠的敏感性限制了可开展的空间分析。不过，我们的试验表明，设备方向会影响 HARKBird 的性能和某些生态声学指标的性能，而 BirdNET 和 HARKBird 在更响亮、更有方向性的鸟叫声中表现最好。

arXiv - EE - Systems and Control

Pub Date  : 2024-12-05

DOI : arxiv-2412.04534

Matteo Scerbo, Sebastian J. Schlecht, Randall Ali, Lauri Savioja, Enzo De Sena

我们提出了一种新颖的应对该任务的方法，称为声辐射传输的模态分解（MoD-ART），它可以有效地处理高度复杂的场景。该方法基于 Acoustic Radiance Transfer 的几何声学方法，我们从中提取一组能量衰减模式及其与声源和听者的位置关系。

信息源于：X-MOL