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汽車聲品質參數(shù)開發(fā)

2020-01-08 20:40:32·  來源：海德聲科  
　
聲品質參數(shù)開發(fā)是一個非常繁復的過程，它包含了聲音采集、主觀評價、客觀參數(shù)選擇，相關性分析、評價指標驗證等一系列流程。經(jīng)過NVH工程師們多年的努力，汽車變
聲品質參數(shù)開發(fā)是一個非常繁復的過程，它包含了聲音采集、主觀評價、客觀參數(shù)選擇，相關性分析、評價指標驗證等一系列流程。

經(jīng)過NVH工程師們多年的努力，汽車變得越來越安靜，但是許多其他的聲音卻變得越來越明顯，比如怠速時內(nèi)燃機噴油器發(fā)出的滴答聲，亦或是電動車馬達逆變器開關發(fā)出的高頻噪音。這些噪音可能自身的聲壓級并不是很高，但是卻恰恰能夠引起駕駛者/乘客的不適，從而影響駕駛/乘坐體驗，因此需要引入一些其他的客觀評價指標來評價這些噪聲。于是近些年來，諸多主機廠和零配件供應商們陸續(xù)開始探究新的聲學參數(shù)，比如大家所熟知的響度、尖銳度以及粗糙度等等。這些參數(shù)的使用也使得汽車聲音的描述更加豐富。

隨著經(jīng)驗的不斷累積，工程師們開始發(fā)現(xiàn)單一的參數(shù)并不足以準確地反映汽車聲音品質的好壞，于是便開始在原有指標的基礎上，綜合考慮多個指標的影響，從而開發(fā)出更貼近于特定工況的聲品質參數(shù)。近些年來NVH技術不斷提升，聲品質參數(shù)開發(fā)應用也必將會在NVH領域扮演越來越重要的角色。

聲品質參數(shù)開發(fā)流程

為了更加清晰地描述開發(fā)流程，下面以柴油機的怠速敲擊聲為例。

1. 聲音采集

采集待分析聲音，采集過程應該確保聲音的多樣性，即將那些“悅耳”和“不動聽”的聲音都錄制下來。如果聲音樣本不夠多的話，還可以通過特殊手段，比如提取、修改幅值或者添加成分等，在原有聲音的基礎上創(chuàng)造出一些新的聲音，以滿足聲音多樣性的要求。同時為了保證聲音回放時的精確性，最好使用雙耳采集技術，并且配合相應的回放均衡，以達到趨近于無損的回放效果。


2. 客觀分析參數(shù)的選擇

選擇相應的分析參數(shù)，原則上如果參數(shù)越少，并且與主觀評價的相關性越高，則結果越理想。一般來說，單個參數(shù)比較難以達到較好的相關性，所以建議選擇兩到三個關聯(lián)性較高的參數(shù)，進行綜合考慮。

參數(shù)的選擇可以依靠NVH工程師的經(jīng)驗，查閱資料，或者通過前期的預分析來選擇。首先來看柴油機的工作流程：


這是一四缸發(fā)動機的三個工作循環(huán)，其中數(shù)字1-4代表第幾個氣缸，字母a-c表示第幾個工作循環(huán)。其原始的工作順序為1a->3a->4a->2a->1b->3b->4b->2b->...，在此聲音的基礎上進行一些處理，比如去除不同循環(huán)之間連接的影響，那么聲音可以加工為1a->3a->4a->2a->1a->3a->4a->2a->...；或者去除不同氣缸之間連接的影響，聲音可以加工為1a->1a->1a->1a->3a->3a->3a->3a->...。使用備選分析方法分析這些處理之后得到的聲音變量，會發(fā)現(xiàn)調制深度（Modulation degree）和響度（Loudness）與該聲音變量之間的關聯(lián)性最高（隨聲音變量而變化）；而尖銳度（Sharpness）等其他參數(shù)與聲音變量變化不大，關聯(lián)性不高。所以這里選用調制深度M和響度L兩個參數(shù)來參與后續(xù)的處理。

3. 主觀評價

主觀評價，顧名思義，即對聲音的好壞進行評價。在這個過程中，可以根據(jù)目標群體的不同，選用不同的對象來進行評價。比如運動款車型，其目標群體主要是年輕人，這時候進行主觀評價就需要主要在年輕人之間進行。

主觀評價的方法有兩種，第一種是兩兩對比法，即將所有聲音兩兩配對，讓評測者直接評判好壞。這種方法的好處是可以將所有的聲音進行比較，并且可以判斷評測者自身的可信度。假設現(xiàn)在有ABC三種聲音，評測者給出的結果是A>B，B>C，但是在比較AC的時候，給出的結果是C>A，這就說明該評測者給出的評價可信度不高，在統(tǒng)計結果時可以稍加減少該評測者給出的結果。該方法伴隨的缺點是，需要進行的評測次數(shù)多，過程持續(xù)時間長，容易引起評測者的疲勞。第二種方法是評級法，從1-10進行打分，1代表完全無法接受，分數(shù)越高代表評價越好。該方法所需評測時間較短，但是沒有辦法判斷評測者的可靠性。所以在實際過程中選用哪種方法需要綜合考慮各種因素，如果聲音樣本數(shù)量較少，可以選用兩兩對比法提高結果的可靠性；當樣本數(shù)量較高時，可以用直接采用打分法縮短評測時間。

4. 回歸分析

回歸分析即在主觀評價的結果和客觀參數(shù)之間建立起聯(lián)系，可以是簡單的線性回歸，也可以是稍復雜的非線性回歸。第二步已經(jīng)確定了的需要使用的參數(shù)，即為回歸分析中的自變量，回歸模型計算出來的結果為因變量，分析的最終目的是要使得計算結果和主觀評價結果之間的誤差最小化。

德國FVV（Die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen，內(nèi)燃機研究協(xié)會）在分析了大量數(shù)據(jù)之后，（結合主觀評價結果以及客觀參數(shù)分析）得到了如下公式：


就結果來看，該聲品質參數(shù)的魯棒性還是很高的，計算出來的結果和主觀評價的結果之間的差值在±0.5范圍內(nèi)。

HEAD acoustics對于聲品質參數(shù)整條開發(fā)鏈提供了強有力的支持，從先進的人工頭采集系統(tǒng)，均衡回放，到成熟的聽審測試（Jury testing），再到豐富的專利分析算法（Relative Approach等）。我們的NVH咨詢團隊在歐洲也有多項成功的咨詢案例，在聲品質開發(fā)方面有著非常成熟的經(jīng)驗。
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