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汽車(chē)聲品質(zhì)參數(shù)開(kāi)發(fā)

2020-01-08 20:40:32·  來(lái)源：海德聲科  
　
聲品質(zhì)參數(shù)開(kāi)發(fā)是一個(gè)非常繁復(fù)的過(guò)程，它包含了聲音采集、主觀評(píng)價(jià)、客觀參數(shù)選擇，相關(guān)性分析、評(píng)價(jià)指標(biāo)驗(yàn)證等一系列流程。經(jīng)過(guò)NVH工程師們多年的努力，汽車(chē)變
聲品質(zhì)參數(shù)開(kāi)發(fā)是一個(gè)非常繁復(fù)的過(guò)程，它包含了聲音采集、主觀評(píng)價(jià)、客觀參數(shù)選擇，相關(guān)性分析、評(píng)價(jià)指標(biāo)驗(yàn)證等一系列流程。

經(jīng)過(guò)NVH工程師們多年的努力，汽車(chē)變得越來(lái)越安靜，但是許多其他的聲音卻變得越來(lái)越明顯，比如怠速時(shí)內(nèi)燃機(jī)噴油器發(fā)出的滴答聲，亦或是電動(dòng)車(chē)馬達(dá)逆變器開(kāi)關(guān)發(fā)出的高頻噪音。這些噪音可能自身的聲壓級(jí)并不是很高，但是卻恰恰能夠引起駕駛者/乘客的不適，從而影響駕駛/乘坐體驗(yàn)，因此需要引入一些其他的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)這些噪聲。于是近些年來(lái)，諸多主機(jī)廠和零配件供應(yīng)商們陸續(xù)開(kāi)始探究新的聲學(xué)參數(shù)，比如大家所熟知的響度、尖銳度以及粗糙度等等。這些參數(shù)的使用也使得汽車(chē)聲音的描述更加豐富。

隨著經(jīng)驗(yàn)的不斷累積，工程師們開(kāi)始發(fā)現(xiàn)單一的參數(shù)并不足以準(zhǔn)確地反映汽車(chē)聲音品質(zhì)的好壞，于是便開(kāi)始在原有指標(biāo)的基礎(chǔ)上，綜合考慮多個(gè)指標(biāo)的影響，從而開(kāi)發(fā)出更貼近于特定工況的聲品質(zhì)參數(shù)。近些年來(lái)NVH技術(shù)不斷提升，聲品質(zhì)參數(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用也必將會(huì)在NVH領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色。

聲品質(zhì)參數(shù)開(kāi)發(fā)流程

為了更加清晰地描述開(kāi)發(fā)流程，下面以柴油機(jī)的怠速敲擊聲為例。

1. 聲音采集

采集待分析聲音，采集過(guò)程應(yīng)該確保聲音的多樣性，即將那些“悅耳”和“不動(dòng)聽(tīng)”的聲音都錄制下來(lái)。如果聲音樣本不夠多的話，還可以通過(guò)特殊手段，比如提取、修改幅值或者添加成分等，在原有聲音的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出一些新的聲音，以滿足聲音多樣性的要求。同時(shí)為了保證聲音回放時(shí)的精確性，最好使用雙耳采集技術(shù)，并且配合相應(yīng)的回放均衡，以達(dá)到趨近于無(wú)損的回放效果。


2. 客觀分析參數(shù)的選擇

選擇相應(yīng)的分析參數(shù)，原則上如果參數(shù)越少，并且與主觀評(píng)價(jià)的相關(guān)性越高，則結(jié)果越理想。一般來(lái)說(shuō)，單個(gè)參數(shù)比較難以達(dá)到較好的相關(guān)性，所以建議選擇兩到三個(gè)關(guān)聯(lián)性較高的參數(shù)，進(jìn)行綜合考慮。

參數(shù)的選擇可以依靠NVH工程師的經(jīng)驗(yàn)，查閱資料，或者通過(guò)前期的預(yù)分析來(lái)選擇。首先來(lái)看柴油機(jī)的工作流程：


這是一四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)工作循環(huán)，其中數(shù)字1-4代表第幾個(gè)氣缸，字母a-c表示第幾個(gè)工作循環(huán)。其原始的工作順序?yàn)?a->3a->4a->2a->1b->3b->4b->2b->...，在此聲音的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些處理，比如去除不同循環(huán)之間連接的影響，那么聲音可以加工為1a->3a->4a->2a->1a->3a->4a->2a->...；或者去除不同氣缸之間連接的影響，聲音可以加工為1a->1a->1a->1a->3a->3a->3a->3a->...。使用備選分析方法分析這些處理之后得到的聲音變量，會(huì)發(fā)現(xiàn)調(diào)制深度（Modulation degree）和響度（Loudness）與該聲音變量之間的關(guān)聯(lián)性最高（隨聲音變量而變化）；而尖銳度（Sharpness）等其他參數(shù)與聲音變量變化不大，關(guān)聯(lián)性不高。所以這里選用調(diào)制深度M和響度L兩個(gè)參數(shù)來(lái)參與后續(xù)的處理。

3. 主觀評(píng)價(jià)

主觀評(píng)價(jià)，顧名思義，即對(duì)聲音的好壞進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這個(gè)過(guò)程中，可以根據(jù)目標(biāo)群體的不同，選用不同的對(duì)象來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。比如運(yùn)動(dòng)款車(chē)型，其目標(biāo)群體主要是年輕人，這時(shí)候進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)就需要主要在年輕人之間進(jìn)行。

主觀評(píng)價(jià)的方法有兩種，第一種是兩兩對(duì)比法，即將所有聲音兩兩配對(duì)，讓評(píng)測(cè)者直接評(píng)判好壞。這種方法的好處是可以將所有的聲音進(jìn)行比較，并且可以判斷評(píng)測(cè)者自身的可信度。假設(shè)現(xiàn)在有ABC三種聲音，評(píng)測(cè)者給出的結(jié)果是A>B，B>C，但是在比較AC的時(shí)候，給出的結(jié)果是C>A，這就說(shuō)明該評(píng)測(cè)者給出的評(píng)價(jià)可信度不高，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí)可以稍加減少該評(píng)測(cè)者給出的結(jié)果。該方法伴隨的缺點(diǎn)是，需要進(jìn)行的評(píng)測(cè)次數(shù)多，過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，容易引起評(píng)測(cè)者的疲勞。第二種方法是評(píng)級(jí)法，從1-10進(jìn)行打分，1代表完全無(wú)法接受，分?jǐn)?shù)越高代表評(píng)價(jià)越好。該方法所需評(píng)測(cè)時(shí)間較短，但是沒(méi)有辦法判斷評(píng)測(cè)者的可靠性。所以在實(shí)際過(guò)程中選用哪種方法需要綜合考慮各種因素，如果聲音樣本數(shù)量較少，可以選用兩兩對(duì)比法提高結(jié)果的可靠性；當(dāng)樣本數(shù)量較高時(shí)，可以用直接采用打分法縮短評(píng)測(cè)時(shí)間。

4. 回歸分析

回歸分析即在主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果和客觀參數(shù)之間建立起聯(lián)系，可以是簡(jiǎn)單的線性回歸，也可以是稍復(fù)雜的非線性回歸。第二步已經(jīng)確定了的需要使用的參數(shù)，即為回歸分析中的自變量，回歸模型計(jì)算出來(lái)的結(jié)果為因變量，分析的最終目的是要使得計(jì)算結(jié)果和主觀評(píng)價(jià)結(jié)果之間的誤差最小化。

德國(guó)FVV（Die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen，內(nèi)燃機(jī)研究協(xié)會(huì)）在分析了大量數(shù)據(jù)之后，（結(jié)合主觀評(píng)價(jià)結(jié)果以及客觀參數(shù)分析）得到了如下公式：


就結(jié)果來(lái)看，該聲品質(zhì)參數(shù)的魯棒性還是很高的，計(jì)算出來(lái)的結(jié)果和主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果之間的差值在±0.5范圍內(nèi)。

HEAD acoustics對(duì)于聲品質(zhì)參數(shù)整條開(kāi)發(fā)鏈提供了強(qiáng)有力的支持，從先進(jìn)的人工頭采集系統(tǒng)，均衡回放，到成熟的聽(tīng)審測(cè)試（Jury testing），再到豐富的專利分析算法（Relative Approach等）。我們的NVH咨詢團(tuán)隊(duì)在歐洲也有多項(xiàng)成功的咨詢案例，在聲品質(zhì)開(kāi)發(fā)方面有著非常成熟的經(jīng)驗(yàn)。
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