對(duì)于聲壓級(jí),規(guī)定人耳在各個(gè)頻率上能聽到的最低聲壓級(jí)為0dB,各頻率0dB組成的線即為人耳的聽域下限。大于0dB的聲音可被人耳聽到,小于0dB的聲音人耳無(wú)法聽到。聲壓級(jí)大小與相對(duì)應(yīng)的聲音環(huán)境大致如下:
0-20dB(A):非常安靜,比如半消音室本底噪音普遍為;10dB(A)-20dB(A),風(fēng)吹動(dòng)樹葉的聲音約為 14 dB(A);
30-40 dB(A):比較安靜,比如圖書館、起居室;
40-70dB(A):日常生活的環(huán)境噪聲,比如辦公室、正常音量交談下的聲音環(huán)境;
70-90 dB(A):吵雜,比如在車間、繁忙的街道,或大聲交談等環(huán)境下;
90 (A)以上:引起不安,比如電鉆的聲音;
110dB(A)以上:難以忍受,比如柴油機(jī)的聲音、搖滾樂隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)演奏、爆竹的聲音等。
現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)特定聲壓級(jí)范圍內(nèi)的聲音所對(duì)應(yīng)的人類感受有了一定的概念,但是這并不意味著聲壓級(jí)相同的聲音,帶給人的實(shí)際聽覺感受是一樣的。比如同樣是70dB的兩個(gè)聲音,可能聽起來(lái)刺耳,也可能聽起來(lái)就像生活中普通的環(huán)境噪音。這是因?yàn)槁曇舻捻懚?、尖銳度、粗糙度、音調(diào)等心理聲學(xué)參數(shù)的量級(jí)不同造成的。那么這些心理聲學(xué)參數(shù)的量級(jí)是如何評(píng)價(jià)人的感知程度的呢?在安靜和吵鬧的環(huán)境下,分別會(huì)是多少sone(響度單位)?多少acum(尖銳度單位)?響度和尖銳度量級(jí)達(dá)到多少時(shí),人會(huì)無(wú)法忍受?或者量級(jí)變化了多少時(shí),人才能夠感知得到聲音這些特征的變化?具體到汽車產(chǎn)品上,高級(jí)版的轎車和入門級(jí)的轎車,心理聲學(xué)量級(jí)分別會(huì)是多少?究竟要對(duì)這些參量做多大改變,才能感受到聲音改進(jìn)的效果?
對(duì)于心理聲學(xué)參數(shù)的定義和算法,我們?cè)谥暗墓娞?hào)中已經(jīng)做了詳細(xì)的介紹(可到公眾號(hào)菜單-技術(shù)匯-熱文-NVH中查看更多心理聲學(xué)系列文章),在此就不贅述了。本文以“響度”為例,通過一些測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)展示和對(duì)比不同的聲音在不同環(huán)境下的心理聲學(xué)參數(shù)的量級(jí),以便我們?cè)谥饔^感受和客觀數(shù)據(jù)上能更直接地對(duì)應(yīng)起來(lái)。
測(cè)試產(chǎn)品和環(huán)境的聲壓級(jí)從低到高,包括消聲室、家電行業(yè)的空調(diào)、車內(nèi)、電機(jī)、高鐵站、柴油機(jī)等。
數(shù)據(jù)采集大都使用HEAD acoustics的雙耳采集系統(tǒng)完成。采集的位置基本都是人在實(shí)際環(huán)境中聽到該對(duì)象聲音的位置,比如坐在汽車駕駛座、坐在高鐵座椅、站在高鐵站臺(tái)面向高鐵、站在空調(diào)的旁邊、手拿電吹風(fēng)吹頭發(fā)等。其中個(gè)別聲音樣本采集時(shí)使用了普通麥克風(fēng),測(cè)試點(diǎn)和實(shí)際聽到聲音的位置有可能不完全一致,因此分析結(jié)果僅做參考。由于聲音樣本的選取沒有指定品牌、型號(hào)、尺寸、功率等,可能和各行業(yè)的實(shí)際產(chǎn)品的噪聲水平存在差異,所以數(shù)據(jù)僅做各種聲音大類的分類和評(píng)價(jià)。部分聲音的分析結(jié)果如下:
聲音1:吹風(fēng)機(jī)-飛科_2G_右側(cè).wav 音頻: 進(jìn)度條 00:00 / 00:10
聲音1:飛科吹風(fēng)機(jī)_2G_右側(cè)
聲音2:地鐵-關(guān)門警示音.wav 音頻: 進(jìn)度條 00:00 / 00:06
聲音3:地鐵-兩個(gè)站點(diǎn)間.wav 音頻: 進(jìn)度條 00:00 / 00:17
聲音4:高鐵-站臺(tái)-通過噪聲.wav 音頻: 進(jìn)度條 00:00 / 00:13
數(shù)據(jù)均使用ArtemiS SUITE最新版本軟件進(jìn)行計(jì)算,響度的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)選用了最新的標(biāo)準(zhǔn)ISO 532-1,使用Loudness vs. time計(jì)算出響度的N5值,并使用該值進(jìn)行統(tǒng)計(jì),同時(shí)也列出時(shí)間上瞬時(shí)最大的響度值Max作為參考。
以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,最安靜的聲音是消聲室的背景噪聲,基本在0.5sone以下,最低的為0.0001sone;家電行業(yè)的立式風(fēng)盤、風(fēng)機(jī)盤管、硬盤等都在1sone以下;筆記本風(fēng)扇、座椅電機(jī)、部分汽車怠速工況等都在1-2sone;大部分車怠速工況下的車內(nèi)噪聲、機(jī)器人舵機(jī)、空調(diào)室外機(jī)等都在2-5sone區(qū)間;小電風(fēng)扇、小電機(jī)、轎車天窗等在5-10sone區(qū)間;汽車高速行駛時(shí)車內(nèi)噪聲、高鐵低速行駛車廂內(nèi)噪聲、制氧機(jī)等在10-20sone,還算比較安靜;高鐵高速行駛時(shí)車廂內(nèi)噪聲、機(jī)場(chǎng)噪聲、吹風(fēng)機(jī)低速檔噪聲,在20-30sone區(qū)間,這些聲音已經(jīng)有些吵鬧了,但是也還是可以接受;高鐵過隧道時(shí)車廂內(nèi)噪聲、地鐵車內(nèi)噪聲、吹風(fēng)機(jī)高速檔噪聲在30-40sone區(qū)間,這些已經(jīng)非常吵鬧了,但是可以忍受;破壁機(jī)工作時(shí)響度竟然達(dá)到了50多到60多sone,這些聲音只能短時(shí)間忍受;地鐵在隧道過彎時(shí),響度達(dá)到了60多sone,瞬間最大值達(dá)到了91.4sone;空調(diào)挖掘機(jī)、剪草機(jī)、臺(tái)架上測(cè)試的汽油機(jī)的響度都超過100sone;高鐵站候車時(shí),在中間過站軌道風(fēng)一般過站的高鐵,其通過噪聲達(dá)到了158sone;最大的是柴油機(jī)在臺(tái)架上的測(cè)試,達(dá)到了208sone。我們可以將聲音響度所對(duì)應(yīng)的人的感受總結(jié)如下:
為了更加直觀地顯示,我們簡(jiǎn)單做了個(gè)響度的刻度圖:
現(xiàn)在你也許對(duì)響度量級(jí)已經(jīng)有了更加直觀的印象了。平時(shí)在NVH工作中,大家也可以嘗試分析其它的心理聲學(xué)參數(shù),這樣聽到某個(gè)聲音,我們大概就知道它的各種心理聲學(xué)量級(jí)是多少。主觀上,我們很容易對(duì)聽到的聲音做出描述,我們會(huì)說某個(gè)聲音“咔咔響”,“刺耳”,“沙沙聲”??陀^上,我們可以把主觀感受盡可能地量化,讓看不見摸不著的聲音用實(shí)實(shí)在在的參數(shù)來(lái)體現(xiàn)。