本文提出一種9揚(yáng)聲器的汽車音響設(shè)計(jì)方案，通過合理選擇各個(gè)揚(yáng)聲器的尺寸規(guī)格、性能參數(shù)，并且針對(duì)各個(gè)揚(yáng)聲器的特點(diǎn)提出具體安裝布置要求。采用具有DSP芯片的數(shù)字功放模塊，通過實(shí)車調(diào)音，以使整車音響頻響曲線均衡，聲場(chǎng)位于儀表臺(tái)中間上方位置，以達(dá)到重現(xiàn)音樂現(xiàn)場(chǎng)的聽覺感受。

關(guān)鍵詞：汽車音響　揚(yáng)聲器　功放

作者：羅逍  上汽通用五菱汽車股份有限公司 

汽車音響發(fā)展歷程已有幾十年的歷史，最早的功能是給車內(nèi)乘客收聽無線廣播用的，隨著揚(yáng)聲器和電子技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了高音揚(yáng)聲器、低音揚(yáng)聲器、中音揚(yáng)聲器、全頻揚(yáng)聲器、重低音揚(yáng)聲器等不同種類的揚(yáng)聲器，功放模塊也由電子管功放、三極管功放、場(chǎng)效應(yīng)管功放等多種類型組成，根據(jù)不同的工作原理，又分為 A 類、B 類、AB 類、D 類等四種。隨著人們對(duì)汽車音響的要求越來越高，汽車內(nèi)安裝的揚(yáng)聲器數(shù)量也不斷增加，有 2 個(gè)、4 個(gè)、6 個(gè)、9 個(gè)、10 個(gè)、12 個(gè)、15個(gè)、22 個(gè)等不同數(shù)量的揚(yáng)聲器音響系統(tǒng)。揚(yáng)聲器數(shù)量的增多，各個(gè)揚(yáng)聲器獨(dú)立工作，會(huì)導(dǎo)致整車音響音質(zhì)混亂，使用內(nèi)置 DSP 芯片的數(shù)字功放可以解決車內(nèi)聲音混響嚴(yán)重、聲場(chǎng)低下問題。

01、音響系統(tǒng)架構(gòu)

本音響系統(tǒng)由 4 個(gè)高音揚(yáng)聲器、4 個(gè)低音揚(yáng)聲器、1 個(gè)重低音揚(yáng)聲器和 1 個(gè)功放模塊組成，2 個(gè)高音揚(yáng)聲器布置在左右三角飾板，2個(gè)高音揚(yáng)聲器布置在左右中門內(nèi)開手柄前端，4 個(gè)低音揚(yáng)聲器布置在前后左右四個(gè)車門地圖袋前方附近，重低音揚(yáng)聲器布置在備胎輪轂內(nèi)部，功放模塊布置在行李廂右后側(cè)的地板上 [1]。具體見圖 1 所示。

圖1     音響系統(tǒng)布置示意圖

02、音響系統(tǒng)電氣原理

功放模塊接收音響主機(jī)輸出的 4 路音頻信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)部的 DSP 芯片處理之后，通過內(nèi)部的芯片輸出 6 路經(jīng)過功率放大的音頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所連接的 9 個(gè)揚(yáng)聲器播放聲音，同時(shí)輸出 2 路音頻信號(hào)反饋給主機(jī)。主機(jī)通過AMP_ACC和靜音兩根信號(hào)線控制功放模塊，控制功放模塊的開機(jī) / 關(guān)機(jī)、靜音 / 非靜音狀態(tài)的切換。音響系統(tǒng)原理見圖 2 所示。

圖2     音響系統(tǒng)電氣原理圖

03、各個(gè)零件的參數(shù)設(shè)計(jì)

各個(gè)揚(yáng)聲器性能參數(shù)需要滿足人耳正常聽音的全部頻率范圍，即20—20KHz[2]。由于揚(yáng)聲器自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，單個(gè)揚(yáng)聲器無法滿足全頻率的發(fā)聲范圍，所以需要使用不同頻率特性的揚(yáng)聲器來負(fù)責(zé)不同聲音頻率的發(fā)聲。出于汽車安裝空間結(jié)構(gòu)和大批量生產(chǎn)成本考慮，選擇三種不同類型的揚(yáng)聲器，分別是高音揚(yáng)聲器、低音揚(yáng)聲器、重低音揚(yáng)聲器，頻率范圍分別為 30-200Hz、80-3150Hz、3150-20000Hz。功放模塊為 4 通道模擬輸入、8 通道模擬輸出的 D 類數(shù)字功放，內(nèi)置 DSP 芯片，可以通過音效軟件算法實(shí)現(xiàn)最佳的音效。各個(gè)揚(yáng)聲器和功放模塊的規(guī)格參數(shù)如表 1 所示。

表1     各個(gè)揚(yáng)聲器和功放模塊的規(guī)格參數(shù)

04、安裝布置

功放模塊布置

功放模塊布置在第二排右側(cè)座椅底下的后部下車體總成上，利用座椅與工具盒之間的空隙給功放散熱。地板上設(shè)計(jì)一個(gè)帶焊接螺母的安裝支架，和座椅安裝腳的兩個(gè)焊接螺母進(jìn)行固定，安裝支架同時(shí)作為功放的電源接地點(diǎn)。

高音揚(yáng)聲器布置

前門高音揚(yáng)聲器布置左右前門三角飾板上，后門高音揚(yáng)聲器布置在左右后門內(nèi)開手柄總成上，基本滿足上述布置要求。網(wǎng)罩的開孔區(qū)域面積基本等于高音揚(yáng)聲器紙盆的面積，保證聲音能最大限度地傳播出去。

低音揚(yáng)聲器

低音揚(yáng)聲器安裝在前后左右側(cè)門內(nèi)板上，門裝飾板上設(shè)計(jì)導(dǎo)音筒和擁有開孔結(jié)構(gòu)的網(wǎng)罩，并且要滿足空間距離要求。網(wǎng)罩的開孔區(qū)域面積基本等于低音揚(yáng)聲器紙盆的面積，保證聲音能最大限度地傳播出去，低音揚(yáng)聲器安裝支撐面為平面。

重低音揚(yáng)聲器

重低音揚(yáng)聲器安裝在備胎總成里面，利用備胎輪轂的圓形空間設(shè)計(jì)重低音揚(yáng)聲器箱體，固定方式為利用備胎固定螺栓螺母固定，同時(shí)對(duì)于覆蓋在其上的后備箱地毯起到很好的支撐作用。設(shè)計(jì)上比較簡(jiǎn)單實(shí)用。

05、調(diào)音

調(diào)音的過程是測(cè)試整車頻響曲線，調(diào)整功放模塊各個(gè)通道的音頻信號(hào)輸出，再次測(cè)試整車頻響曲線的循環(huán)過程。整車頻響曲線測(cè)試是在相對(duì)安靜的空間內(nèi)，利用主機(jī)播放粉紅噪聲，通過功放模塊驅(qū)動(dòng)各個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)聲，把全指向電容式麥克風(fēng)放置在車內(nèi)聽音者的耳朵位置，采集聲音的聲壓級(jí)得出的頻響曲線。分別測(cè)試前、后、左、右四個(gè)乘員的位置。調(diào)整功放模塊各個(gè)通道的音頻信號(hào)輸出具體為：調(diào)整 20-20KHz 范圍內(nèi)的增益、延時(shí)、相位、響度，直到整車頻響曲線低中高頻段比較均衡。

06、主觀試聽

主觀試聽是在調(diào)音工作完成后，通過播放特定的試音曲目，對(duì)整車音響的低中高音效果、聲場(chǎng)定位、人聲效果進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，一般要求試聽員有較高音響主觀評(píng)價(jià)素養(yǎng)。推薦試音曲目為《加州旅館》、《渡口》、《甜蜜蜜》等。評(píng)價(jià)項(xiàng)目如表 2 所示。

表2     音響主觀評(píng)價(jià)項(xiàng)目

07、總結(jié)

本文設(shè)計(jì)一款 9 揚(yáng)聲器的汽車音響系統(tǒng)，通過合理安裝布置揚(yáng)聲器，以及整車調(diào)音后獲得較好的音質(zhì)效果，能在零件成本和音質(zhì)性能之間達(dá)到比較好的平衡，也能滿足一般用戶對(duì)于汽車音響的品質(zhì)追求，對(duì)于此類汽車音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韓靜，姬圓，王蕾 . 汽車音響的設(shè)計(jì)與安裝 [C]. 河南省汽車工程學(xué)會(huì)第六屆科研學(xué)術(shù)研討會(huì) 論文集，2009.11.

[2]王鑫，吳帆，李洋紅琳 . 審聽訓(xùn)練與音質(zhì)主觀評(píng)價(jià) . 中國傳媒大學(xué)出版社，2016：10-13.