在上一篇文章中講述了汽車RNC主動降噪,從降噪的基本原理說明了時延性的重要性,相比于傳統(tǒng)動力總成和無線耳機(jī)的降噪,更具有挑戰(zhàn)性.這篇就來談一談?wù)嚧钶dRNC功能量產(chǎn)開發(fā)方法。

一   RNC系統(tǒng)的組成

一套完整的降噪系統(tǒng),①加速度振動傳感器②麥克風(fēng)(誤差傳感器)③揚聲器(覆蓋低頻,中頻和高頻全頻段)④DSP硬件和軟件。

①加速度傳感器

用來采集由路面激勵引起的車身振動信號,一般布置在車身與底盤接附點位置,分為前后部位,前部在車身塔包位置,后部在副車架與車身連接位置,布置數(shù)量越多,獲得的信號相干性會越好.頻響要求：20-500Hz；靈敏度：10mv/g;測量范圍±10g;由車輛的傳遞路徑分析結(jié)果和車內(nèi)麥克風(fēng)的相干函數(shù)來確定布放位置。

②麥克風(fēng)

用來檢測車內(nèi)檢測降噪后的噪音水平,是否達(dá)到目標(biāo)要求.一般布置在頂棚離人耳位置.根據(jù)前饋算法,誤差麥克風(fēng)的信號直接決定了次級聲源發(fā)出聲波的相位和幅值,所以是驅(qū)動大腦,布置位置不能收到其他振動和噪音的干擾.還具有較高的信噪比和靈敏度。

③揚聲器

揚聲器的主要目的是發(fā)出次級聲源,需要覆蓋路噪的主要頻率范圍,低頻的booming,中頻的rumble,以及輪胎的cavity,頻率越高,相位的變化越快,所以高頻的降噪相比于低頻效果不是那么明顯.低頻的揚聲器體積比較大,一般布置在汽車尾部,這是Subwoofer.中頻的一般布置在中通道或者IP里面,這是Woofer, 高頻的揚聲器speaker,布置在門板或者頂棚位置。

④DSP硬件和軟件

DSP是RNC的核心,基于算法對聲音處理的硬實時性要求，因此要求MIC和加速度傳感器的采集時間小于等于0.4ms,DSP計算完的降噪數(shù)據(jù)，需要在短時間內(nèi)通過揚聲器發(fā)出聲音。反饋算法對時效性要求較低,因為它是基于初級聲源發(fā)出來之后再發(fā)出次級降噪的,前饋算法是經(jīng)過算法處理之后,在初級聲源抵達(dá)人耳之前,發(fā)出次級聲源.反饋算法相比于前饋,就不需要振動傳感器了。

這里不得不說,RNC的降噪信號和車內(nèi)影音娛樂的是共同一個音頻總線A2B,涵蓋車載音響、語音識別、e-Call、消噪及回聲消除等應(yīng)用,所以時常會出現(xiàn)音頻相互干擾的問題,這就需要鏈路就有較強的帶寬和抗干擾能力。

二  RNC開發(fā)的一般流程

RNC的開發(fā)根據(jù)整車開發(fā)流程,一般分為五個階段,概念階段,數(shù)據(jù)設(shè)計階,demo car 驗證階段,小批量驗證階段和量產(chǎn)OTA軟件更新修復(fù)階段;

① 在概念階段,設(shè)定降噪目標(biāo),EE開發(fā)就要預(yù)留ＲＮＣ的軟硬件架構(gòu),DSP的降噪帶寬。

② 在詳細(xì)設(shè)計階段,根據(jù)整車CAE 路噪計算模型和TPA分析,利用仿真手段預(yù)留底盤振動傳感器以及麥克風(fēng)的數(shù)量和位置.為實車調(diào)教提供指導(dǎo),這里位置和數(shù)量的選擇就要利用相干函數(shù).盡量使相干性獲得更高的數(shù)值.數(shù)據(jù)校核要保證安裝點可靠,布置校核無干涉,揚聲器安裝點動剛度,不發(fā)生異響異振.保證揚聲器在有效工作頻率的范圍內(nèi)工作。

③ demo car 實車調(diào)教階段,根據(jù)設(shè)計階段預(yù)留的傳感器位置進(jìn)行實車調(diào)教,確定布置的最終位置,驗證降噪量是否達(dá)到降噪目標(biāo).根據(jù)用戶使用場景調(diào)教軟件參數(shù)和EOL功能.調(diào)教需要涵蓋到所有的配置需求,包括輪胎,輪輞,座椅,揚聲器,雷達(dá)等等。

④ 小批量階段完成RNC功能的混音調(diào)試,魯棒性驗證和EOL參數(shù)更新.針對車輛配置的變化更新相關(guān)參數(shù),修復(fù)軟件的Bug。

⑤ 量產(chǎn)階段，下線車一致性評價,OTA軟件升級監(jiān)測,解決用戶抱怨的異常問題。

三  RNC開發(fā)調(diào)教的常見問題

RNC開發(fā)調(diào)料最大的挑戰(zhàn)之一就是信號增強的問題，有的用戶的場景，車內(nèi)麥克風(fēng)識別到的聲信號，并不是路面激勵引起的，誤識別為路噪，驅(qū)動揚聲器發(fā)出降噪聲波，反而成了主動升噪，這樣的場景比如空調(diào)壓縮機(jī)的運行引起了車身振動,傳感器接收到了信號;再比如驅(qū)動軸的階次引起的車身振動;按喇叭引起的誤差麥克風(fēng)接受到的信號;或者駕駛者使用藍(lán)牙電話，語音音量過大引起誤差麥克風(fēng)誤識別等等，都會產(chǎn)生車內(nèi)噪音增強的反效果,引起用戶抱怨。

針對以上增強的問題,可以在振動傳感器和麥克風(fēng)的信號中增加低通濾波,濾去干擾信號的影響;或者降低揚聲器的輸出功率,這樣會導(dǎo)致高頻段的降噪性能受到影響.或者在麥克風(fēng)位置設(shè)置閾值,當(dāng)探測到車內(nèi)過大的人聲時,自動關(guān)閉該麥克風(fēng),讓其將測不到信號,對降噪效果不會有太大的影響。

四  RNC與車載語音系統(tǒng)的集成融合

前面提到，ＲＮＣ的功能集成到車機(jī)里面，和音頻共用一套硬件系統(tǒng)．車內(nèi)的主動噪聲控制與車載語音有機(jī)會集成在一起，為用戶提供更好的聲音體驗．車內(nèi)的主動噪聲控制除了主動降噪，還包括車內(nèi)獨立聲區(qū)控制，行人警示音以及主動聲浪．隨著電動化和智能化的發(fā)展，未來尤其是中高端汽車，這些技術(shù)將會得到量產(chǎn)應(yīng)用。

此外作為人工智能發(fā)展方向之一的自然語音處理（ＮＬＰ）如語音增強、回聲消除、去混響、聲源定位和語音識別技術(shù)也會需要用到硬件技術(shù)，這就給二者的融合提供了機(jī)會.這也是未來發(fā)展的新一代智能車載聲學(xué)平臺架構(gòu)．目前已有車企開始了前期研究。

總結(jié)：文章對ＲＮＣ降噪的系統(tǒng)組成，開發(fā)流程以及開發(fā)中遇到的常見問題做了簡要說明，對未來車內(nèi)主動噪聲控制與車載音頻技術(shù)的融合發(fā)展進(jìn)行了展望，希望對你有所啟發(fā)。