汽車主動降噪技術(shù)的應(yīng)用最近幾年得到快速的發(fā)展，前幾年大都還在玩Demo的時候，近兩年逐步在車型得到量產(chǎn)應(yīng)用，從幕后走向了臺前，神秘的王炸的技術(shù)被揭開了面紗；國外的頂級音響品牌哈曼和現(xiàn)代合作開發(fā)RNC系統(tǒng)，在捷尼賽斯 GV80 上得到工程化應(yīng)用，這是國際上應(yīng)用較早的車型之一。國內(nèi)號稱第一家實現(xiàn)工程量產(chǎn)的汽車品牌非阿維塔莫屬，網(wǎng)上有很多關(guān)于它RNC的應(yīng)用宣傳，感興趣的可以看看。

最近網(wǎng)上熱度比較高的車型智己L6也宣傳了RNC 主動座艙降噪功能。很多人不知道的是，Lotus 品牌已上市的兩款純電車型Eletre 和Emeya，23年已經(jīng)實現(xiàn)了RNC功能的量產(chǎn)。

非常的低調(diào)，網(wǎng)絡(luò)上看不到其宣傳，而且還配置了on/off 的可選項，用戶可以在實際用車場景中體驗它的效果，這一點確實很厚道。很多車企宣傳有這項功能，但是沒有給用戶體驗的機會。

主動降噪的原理大家都很清楚，根據(jù)有源降噪的原理，次級聲源發(fā)出一個幅值與初級聲源相同，相位相反的聲波，相互抵消達到降噪的目標(biāo)。主動降噪技術(shù)在汽車上的應(yīng)用并不陌生，很多傳統(tǒng)車型都應(yīng)配置了這一功能，為什么傳統(tǒng)的發(fā)動機噪聲降噪要相對容易一些？

因為動力總成引起的車內(nèi)噪聲，因其噪聲峰值與動力總成的轉(zhuǎn)速呈定量的變化關(guān)系，即我們所說的階次噪聲，與轉(zhuǎn)速有定量的對應(yīng)關(guān)系，四缸機最常見的是二階轟鳴音，可以根據(jù)汽車行駛時動力驅(qū)動系統(tǒng)的實時轉(zhuǎn)速，人工構(gòu)造次級聲源信號頻率，僅通過自適應(yīng)調(diào)整次級聲源信號幅值和相位，來對車內(nèi)噪聲進行主動控制，就能取得良好的效果，這方面技術(shù)的工程應(yīng)用非常成熟，因此在傳統(tǒng)油車上，有較為普遍的應(yīng)用。

所以RNC主動降噪技術(shù)的難點主要還是在于初級聲源的特征不好把握，是善變的，隨機的，不容易追蹤它，當(dāng)然不好把它消滅。就跟我們身體的免疫功能一樣，癌細胞為什么難以治療，就是它很難被我們的免疫細胞識別，一般的病毒一旦被識別會迅速包圍殺滅，癌細胞太狡猾，易于偽裝自己，甚至混進免疫細胞的團體，等它發(fā)展起來的時候，免疫細胞很難對它有效果，甚至誤傷自己。可謂“殺敵一千，自損八百”；所以治療癌癥要用到靶向藥物。針對RNC的主動降噪，也需要講究“靶向”。只有初級聲源和路面激勵有很高的相干性的時候，RNC才能起到較好的效果，不然也是枉然一場。

很多人也會問，為什么我的降噪耳機，同樣針對外部隨機的噪聲源，能起到很好的效果，帶上它，整個世界清凈了。

不得不說，汽車RNC主動降噪的算法跟耳機降噪的算法如出一轍，一般采用自適應(yīng)的前饋算法，即Fx-LMS算法（筒子們，LMS可不是西門子的意思），翻譯就是Filtered Least mean squared，自適應(yīng)的最小均方根方法。

主動降噪設(shè)計通過認為發(fā)出與待抵消的目標(biāo)噪聲幅值相同，相位相反的次級聲源，實現(xiàn)對初級聲源的有源削減，其中自適應(yīng)濾波的最小均方方法Fx-LMS 算法是主動降噪中應(yīng)用最廣泛的方法，具有邏輯簡單，運算量小，收斂性好的優(yōu)點。

前饋式RNC降噪系統(tǒng)所能達到的降噪效果與參考信號和誤差信號的相干性有直接的關(guān)系，系統(tǒng)在每個頻率處所能達到的最大降噪量，可以初步預(yù)估，當(dāng)相干性為0.9時，系統(tǒng)所能達到的最大降噪量為10dBA。

我們常用的降噪耳機，降噪的區(qū)域小，塞在耳朵里面，本身就是對外界高頻噪聲有一定的隔絕效果，再加上主動降噪低頻的降噪加持，因此對整個外界有很好的降噪效果。

為什么RNC的開發(fā)相比于前面所說的兩種類型，有什么難點？

概括起來，主要有以下幾點：隨機性、實時性、空間廣、頻帶寬、傳遞多；

隨機性：路面激勵的隨機性大家大家眾所周知，有坑洼路面，碎石路，鄉(xiāng)村路，水泥路，瀝青路，還有減速帶沖擊等等，不同的路面會產(chǎn)生不同的車內(nèi)響應(yīng)，所以做Demo car可以針對一兩種路面，或者只針對一種輪胎配置，做量產(chǎn)車就要考慮到所有的路況和配置，對系統(tǒng)的開發(fā)復(fù)雜度直接上了幾個數(shù)量級。

實時性：這個很容易理解，次級聲源發(fā)出的反相聲波要在初級噪聲抵達人耳位置之前發(fā)出來，速度要快，不能等車內(nèi)駕乘人員抱怨了噪聲，才發(fā)出反相位的降噪聲波。根據(jù)統(tǒng)計，路面噪聲到達人耳的時間大約為4ms，所以揚聲器達到人耳的時間要小于4ms，不然噪聲波都到了，降噪波還沒抵達就尷尬了。這個就對系統(tǒng)的時延性提出了高要求。所以我們在評價RNC的效果，從Off切換到ON，一般需要等幾秒鐘才能體驗出來，這里面就是一個滯后效應(yīng)在里面。

  圖片來自于公眾號《子魚說聲學(xué)》

信號處理延遲永遠是RNC的心??！如圖片所示，加了一個0.1毫秒的延遲在降噪聲上面，來看看降噪聲和噪聲的情況怎么樣。顯而易見，對于低頻聲音(100 Hz)來說，依然可以做到降噪，降噪聲和噪聲的相位還是在180°左右。但是對于5000Hz的信號來說，降噪聲和噪聲相位變得很小了，你把倆聲音加起來就完美變成了主動升噪！

空間廣：車內(nèi)的乘坐空間聲場比較復(fù)雜，在這個空間里產(chǎn)生反射、干涉和衍射現(xiàn)象，針對一臺車容易調(diào)教，針對量產(chǎn)車，就要考慮不同的座椅配置，坐姿，上下，前后移動的空間，頭部都需要在降噪的空間范圍內(nèi)。所以一般后排的降噪穩(wěn)定性要比前排好，特別是中高頻段。

頻帶寬：傳統(tǒng)車針對動力總成轟鳴音的降噪頻率一般都在200Hz以下，而對RNC主動降噪，一般都要在40-400Hz，這是路面激勵結(jié)構(gòu)聲的主要范圍。頻率寬，意味著對系統(tǒng)的時延性要求高。

傳遞多：汽車路面激勵傳遞路徑復(fù)雜，前后軸，再加上三個方向，尋找相干性高的硬點需要大量的計算。

總結(jié)：今天針對汽車RNC主動降噪的基本原理算法和開發(fā)難點做了介紹，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，芯片的計算速度越來越快，給RNC提供了機會，相比于傳統(tǒng)發(fā)動機的降噪和耳機的降噪，RNC的降噪具備更大的難度和不確定性。