相信很多男生在青春期都看過《頭文字D》這部電影，我也不例外。整個劇情雖然很模糊了，但其中一個場景讓我難以忘記，一個反派頭目打開引擎蓋，聽著發(fā)動機(jī)的咆哮猶如聽交響樂般享受的表情。這個鏡頭給我整個高中時代留下非常深刻的映像，因?yàn)楫?dāng)時我特別不理解，為什么電影里面的這個角色會沉醉于在我當(dāng)時看來就是噪聲的聲音中。這個鏡頭就像一個定時運(yùn)行的程序，時不時地會在我的大腦里運(yùn)行一遍。

兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，后來當(dāng)上了汽車NVH工程師，經(jīng)過多年對汽車的測試與調(diào)校，一直埋藏在心里的這個問題終于撥云見日。所謂汽車引擎“咆哮”，實(shí)際上只是聲音達(dá)到人耳的最終響應(yīng)。然而，為了讓受眾群體感受到愉悅，實(shí)質(zhì)上是需要汽車工程師或者汽車調(diào)校員從汽車開發(fā)最底層機(jī)械設(shè)計(jì)與開發(fā)開始，到聲音的產(chǎn)生機(jī)理研究，再到最終受眾者的心理情感調(diào)查，并在這龐大的體系中整合各項(xiàng)性能，付諸大量的工作和心血。而汽車行業(yè)發(fā)展到今天為止，大多數(shù)汽車企業(yè)仍然還只是在探索各種辦法把汽車引擎的噪聲輻射減小，如果想進(jìn)一步讓引擎的聲音讓人聽起來“享受”，實(shí)際上難度是非常大的，這對于一個汽車產(chǎn)品來說前期投入成本也是非常高的。至此，我才開始理解為什么電影里的這個人，在把他的車改裝后，會在發(fā)動機(jī)的聲音中感到莫名的快感。

不過電影終歸還是電影，它雖然源于生活，但很多內(nèi)容實(shí)際上是經(jīng)不起推敲的。比如說，發(fā)動機(jī)聲音是否“咆哮”實(shí)際上和汽車的動力性其實(shí)并不正相關(guān)。但盡管如此，我們在生活中仍然還是經(jīng)常在路上看到把自己低排量汽車進(jìn)行消聲器改裝，并且將出氣口管改成管弦樂器的車主，而且，這些大膽的“民間藝術(shù)家”不乏大有人在。氣人的是，有的時候還不得不承認(rèn)，其中一些改裝過的車的聲音，還真的是好聽。



我相信，曾經(jīng)年少有過汽車夢想的男孩，多多少少都會對這樣的優(yōu)美地咆哮聲著迷，各位之所以嗤之以鼻，我覺得還是因?yàn)榈K于情面，或者腰包太癟，不敢或無法嘗試罷了。但無論怎樣，這也進(jìn)一步告訴我們，汽車發(fā)出的聲音，確實(shí)是可以做為一類情感因素來影響到消費(fèi)者的。

現(xiàn)代汽車工業(yè)也進(jìn)入到了一個多元世界，競爭越來越大，汽車新勢力也開始崛起，個性化的汽車產(chǎn)品開始成為現(xiàn)在年輕消費(fèi)者的寵兒。特別是汽車電氣化越來越普遍之后，汽車產(chǎn)品新的用戶感知和體驗(yàn)會成為新的焦點(diǎn)，而汽車聲音作為個性化情景之一，想必在未來幾年汽車行業(yè)會得到高度重視。而對于汽車工程師來說，這部分工作也極具創(chuàng)造性。

最近嘗試使用了西門子SimcenterTM Testlab針對汽車行業(yè)最新推出的聲學(xué)設(shè)計(jì)平臺Sound Designer，再加上曾經(jīng)在主機(jī)廠從事過類似工作，總結(jié)下來，基于Testlab Sound Designer平臺，其確實(shí)是有多個方面是值得思考和借鑒的。

本文基于過往經(jīng)驗(yàn)及TesltabSound Designer的使用，先對汽車Sound Designer工作實(shí)施各個層面的主要內(nèi)容先做總結(jié)概述，因?yàn)槊恳粋€層面涉及的內(nèi)容均比較系統(tǒng)化，后續(xù)有時間再進(jìn)一步介紹：

1.汽車SoundDesigner可實(shí)施的路線

車外聲學(xué)輔助（AVAS）

該路線主要針對新能源汽車展開，這是因?yàn)樾履茉雌囋诘退傩旭倳r噪聲太小，這會降低路上行人的警覺性進(jìn)而存在交通安全隱患。基于上述原因，各國也制定相應(yīng)的法規(guī)要求并陸續(xù)頒布（歐洲、日本UN/ECE R138，美國FMVSS 141，中國GB/T 37153）。將來新能源汽車行駛過程中的車外噪聲確認(rèn)，是其能否上市的強(qiáng)制性條件，因此新能源汽車工程師需要提前應(yīng)對并做好相應(yīng)技術(shù)儲備。

其次，法規(guī)僅對低速行駛時的車外最小噪聲以及變速時的聲音移頻做了較為寬泛的要求，對于有心的汽車企業(yè)來說是，這是一個契機(jī)，因?yàn)榭梢栽跐M足法規(guī)的要求下創(chuàng)造一個極具個性的可識別的自有品牌專屬聲音，這在品牌情感建設(shè)上是非常有意義的。就像你現(xiàn)在腦海中突然聽到一個男人咳嗽聲，它可能并不是真正的咳嗽聲，有可能是騰訊QQ有人加你好友的提示音。


來源：蓋世汽車

車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)增強(qiáng)

首先源于新能源汽車加速或高速工況過于安靜，使得駕駛員的聽覺感受與汽車真實(shí)狀態(tài)相關(guān)性不高，存在安全隱患；其次，內(nèi)燃機(jī)噪聲掩蓋作用的缺失，導(dǎo)致其他附件噪聲及異響更容易凸顯。聲學(xué)增強(qiáng)技術(shù)的首要目的是有效解決以上兩個問題。

進(jìn)一步，新能源汽車車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)有較大的自由度，即可以借鑒現(xiàn)有的燃油車的聲學(xué)特性進(jìn)行對標(biāo)設(shè)計(jì)，也可以完全憑空創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)一個獨(dú)立的聲音。當(dāng)然，設(shè)計(jì)開發(fā)人員可以同時設(shè)計(jì)多個方案以滿足消費(fèi)者各種需求，比如：當(dāng)車輛切換成運(yùn)動模式之后，反饋的聲音更加具備侵略性，而切換成舒適模式后，反饋的聲音則相對溫柔。

相比于新能源汽車，該技術(shù)在傳統(tǒng)燃油車上的實(shí)施自由度則小得多，因?yàn)橹荒茉诂F(xiàn)有車內(nèi)噪聲的基礎(chǔ)上做相應(yīng)的調(diào)整。但不論針對哪種類型的汽車，車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的導(dǎo)入，一方面可以引入掩蔽效應(yīng)解決相關(guān)工程問題，同時還可以有效提升汽車個性化內(nèi)容來面對未來的個性化市場。

2.汽車SoundDesigner方法邏輯

汽車聲學(xué)設(shè)計(jì)面向的對象不同，可實(shí)施的方法亦有所不同。西門子SimcenterTM Testlab Sound Designer平臺提供了兩種聲學(xué)設(shè)計(jì)方法：

a. 階次合成法（Order Synthesis），該方法可實(shí)施于新能源汽車用于模擬傳統(tǒng)燃油汽車的聲音，也可以施加于普通傳統(tǒng)燃油車上，使得車內(nèi)聲學(xué)特性更加豐富。



b. 粒子合成法（GranularSynthesis），該方法主要用于新能源汽車，用戶可基于自然中任意存在的聲音，基于樂理知識進(jìn)行自主音效合成，因此該方法的自由度更大，需要聲學(xué)設(shè)計(jì)工程師更富有創(chuàng)造性。



確定聲學(xué)設(shè)計(jì)方法后，為保證人為設(shè)計(jì)的聲音在汽車行駛中表現(xiàn)出來得足夠自然，還要考慮油門開度的深淺，車速的快慢，扭矩的大小等因素的影響，因?yàn)閷?shí)車環(huán)境中它們之間的相互作用瞬息萬變，其表現(xiàn)出來的聲音特性也會不盡相同。因此，聲音設(shè)計(jì)時應(yīng)該將這些變量作為輸入條件。西門子SimcenterTM Testlab Sound Designer平臺針對這個問題，主要從3個邏輯層面展開設(shè)計(jì)，各個層面逐漸推進(jìn)并且層層疊加。

a. 車速：不僅是因?yàn)橄嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)對相應(yīng)車速下的主動發(fā)聲特性做了相關(guān)限定，其次在沒有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速作為參考的情況下，車速快慢是對新能源汽車聲學(xué)頻移特性的一個非常重要的參考指標(biāo)。

b. 扭矩：扭矩的大小與聲音音量的強(qiáng)弱相關(guān)很強(qiáng)，而扭矩的大小又取決于油門開度，因此，扭矩與油門開度這兩個指標(biāo)也要作為聲音設(shè)計(jì)的參考因素。值得注意的是，一般汽車在行駛的過程中，油門開度與扭矩輸出是存在一定的時間遲滯的，這與車輛傳統(tǒng)燃油車的特性和前期標(biāo)定有關(guān)，因此，為了使聲音反饋給駕駛員的感受更加符合汽車操控的預(yù)期，在進(jìn)行聲音設(shè)計(jì)，油門開度與扭矩輸出之間的時間遲滯也需要考慮進(jìn)去。

c. 細(xì)節(jié)增強(qiáng)：就像繪畫一張圖片，畫完基底，還得用細(xì)節(jié)去潤色。細(xì)節(jié)增強(qiáng)就是基于上述兩個層面完成聲音設(shè)計(jì)后，再額外添加一些聲音以保證整個聲音片段更加真實(shí)和自然。諸如，低頻噪聲的保留、聲音頻率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速或車速的變化速率、音量播放強(qiáng)弱是否需要隨速度或油門開度的改變而呈線性增大或減小等等，這些因素會對不聲音表現(xiàn)出來質(zhì)感起到重要影響，因而，工程師需要針對特定聽覺感受做更細(xì)節(jié)的調(diào)整。

3.汽車SoundDesigner調(diào)試軟硬件配套方案

研發(fā)階段

聲學(xué)設(shè)計(jì)均需要包含以下幾個模塊：

a. 車輛信息采集單元：實(shí)時獲取車輛車速，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，扭矩，油門開度等信息。一般都是通過汽車CAN bus總線中獲取；

b. 聲學(xué)設(shè)計(jì)調(diào)試系統(tǒng)：實(shí)時匯總并處理車輛信息采集單元過來的信號，并將設(shè)計(jì)完成的聲音文件基于車輛信息推送至聲音播放單元；

c. 聲音播放單元：播放對應(yīng)工況下已設(shè)計(jì)完成的聲音。

由于前期設(shè)計(jì)創(chuàng)建的音頻文件一般都是通過耳機(jī)或音響系統(tǒng)播放和評價(jià)的，這與在實(shí)車狀態(tài)下聽覺感受是有區(qū)別的。工程師還需要花大量的時間在實(shí)車上進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到最優(yōu)的效果。因此，一套合格的聲學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，除了可以完成音頻文件的閉環(huán)推送播放，應(yīng)該可以讓研發(fā)工程師在進(jìn)行實(shí)車評價(jià)時，實(shí)時調(diào)整聲音設(shè)計(jì)內(nèi)容的能力。

量產(chǎn)階段

對于主機(jī)廠來說成本控制非常重要，設(shè)計(jì)出來的聲音搭載應(yīng)盡量減少額外支出，最好能夠燒進(jìn)現(xiàn)有汽車已經(jīng)搭載的多媒體系統(tǒng)內(nèi)。這就需要聲學(xué)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)輸出的聲學(xué)文件能夠與汽車多媒體系統(tǒng)供應(yīng)商相兼容。



4、汽車Sound Designer聲品質(zhì)評價(jià)

汽車聲音設(shè)計(jì)還需要開發(fā)工程師有一定的聲品質(zhì)的開發(fā)工程經(jīng)驗(yàn)。



一方面是確認(rèn)設(shè)計(jì)出來的聲音是否滿足消費(fèi)者個性化需求?？煽康闹饔^評價(jià)分析，一般通過評審團(tuán)評價(jià)（JuryTesting）結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該方案可以為各類聲音針對不同人群的偏好以及對應(yīng)的聲音特質(zhì)進(jìn)行相關(guān)研究。

另一方面，工程師可進(jìn)一步針對相關(guān)特質(zhì)的聲音進(jìn)行客觀分析并將其對應(yīng)指標(biāo)鎖定下來，即可形成開發(fā)體系以降低產(chǎn)品開發(fā)成本，甚至可以將其進(jìn)行專利申請形成只有品牌獨(dú)有的聲音。

5、汽車Sound Designer目標(biāo)確定

針對車外聲學(xué)輔助（AVAS）需要滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，為提高研發(fā)效率，聲學(xué)設(shè)計(jì)軟件最好能夠集成目標(biāo)確定模塊。



其中，值得我們注意的是，法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求的是在汽車搭載AVAS系統(tǒng)進(jìn)行通過噪聲測試時，對應(yīng)車外麥克風(fēng)所采集到的聲音，而非汽車音響源頭播放出來的聲音?；趥鬟f路徑分析原理可知，汽車AVAS音響放置于車輛位任何一個位置，其音源到麥克風(fēng)之間的傳遞函數(shù)均會有所不同。這就需要工程師在進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計(jì)前期，基于各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)對所設(shè)計(jì)的聲音進(jìn)行相關(guān)調(diào)整以滿足相應(yīng)法規(guī)需求。

以上，是在使用西門子SimcenterTM Testlab Sound Designer（TL SD）一段時間后，并結(jié)合我過往的工程經(jīng)驗(yàn)，將我認(rèn)為比較有意義的地方所做的初步總結(jié)。聲學(xué)設(shè)計(jì)對大多數(shù)汽車企業(yè)來說都是比較新穎的領(lǐng)域，這是一片充滿生機(jī)的藍(lán)海市場，它也為一個聲學(xué)工程師的想象力和創(chuàng)造力提供了一個極大的空間。

最后，附上我模仿經(jīng)典科幻電《銀翼殺手》，基于一個聲音片段設(shè)計(jì)出來的聲音，我認(rèn)為這是我心目中的具有科幻感的電車聲音，以下獻(xiàn)丑：



作者簡介
蔣忠翰，重慶大學(xué)碩士，現(xiàn)任西門子Simcenter Testlab應(yīng)用支持高級工程師，曾在某主機(jī)廠從事汽車NVH及聲品質(zhì)開發(fā)多年，具有豐富的相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)。