在上一篇文章中講述了汽車RNC主動(dòng)降噪,從降噪的基本原理說明了時(shí)延性的重要性,相比于傳統(tǒng)動(dòng)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(dòng)傳感器②麥克風(fēng)(誤差傳感器)③揚(yáng)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(lì)引起的車身振動(dòng)信號(hào),一般布置在車身與底盤接附點(diǎn)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(hào)相干性會(huì)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(hào)直接決定了次級(jí)聲源發(fā)出聲波的相位和幅值,所以是驅(qū)動(dòng)大腦,布置位置不能收到其他振動(dòng)和噪音的干擾.還具有較高的信噪比和靈敏度。

③揚(yáng)聲器

揚(yáng)聲器的主要目的是發(fā)出次級(jí)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(yáng)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(yáng)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(shí)時(shí)性要求，因此要求MIC和加速度傳感器的采集時(shí)間小于等于0.4ms,DSP計(jì)算完的降噪數(shù)據(jù)，需要在短時(shí)間內(nèi)通過揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。反饋算法對時(shí)效性要求較低,因?yàn)樗腔诔跫?jí)聲源發(fā)出來之后再發(fā)出次級(jí)降噪的,前饋算法是經(jīng)過算法處理之后,在初級(jí)聲源抵達(dá)人耳之前,發(fā)出次級(jí)聲源.反饋算法相比于前饋,就不需要振動(dòng)傳感器了。

這里不得不說,RNC的降噪信號(hào)和車內(nèi)影音娛樂的是共同一個(gè)音頻總線A2B,涵蓋車載音響、語音識(shí)別、e-Call、消噪及回聲消除等應(yīng)用,所以時(shí)常會(huì)出現(xiàn)音頻相互干擾的問題,這就需要鏈路就有較強(qiáng)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(gè)階段,概念階段,數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)階,demo car 驗(yàn)證階段,小批量驗(yàn)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(jì)階段,根據(jù)整車CAE 路噪計(jì)算模型和TPA分析,利用仿真手段預(yù)留底盤振動(dòng)傳感器以及麥克風(fēng)的數(shù)量和位置.為實(shí)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(diǎn)可靠,布置校核無干涉,揚(yáng)聲器安裝點(diǎn)動(dòng)剛度,不發(fā)生異響異振.保證揚(yáng)聲器在有效工作頻率的范圍內(nèi)工作。

③ demo car 實(shí)車調(diào)教階段,根據(jù)設(shè)計(jì)階段預(yù)留的傳感器位置進(jìn)行實(shí)車調(diào)教,確定布置的最終位置,驗(yàn)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(yáng)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(yàn)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(píng)價(jià),OTA軟件升級(jí)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(hào)增強(qiáng)的問題，有的用戶的場景，車內(nèi)麥克風(fēng)識(shí)別到的聲信號(hào)，并不是路面激勵(lì)引起的，誤識(shí)別為路噪，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出降噪聲波，反而成了主動(dòng)升噪，這樣的場景比如空調(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)行引起了車身振動(dòng),傳感器接收到了信號(hào);再比如驅(qū)動(dòng)軸的階次引起的車身振動(dòng);按喇叭引起的誤差麥克風(fēng)接受到的信號(hào);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(shí)別等等，都會(huì)產(chǎn)生車內(nèi)噪音增強(qiáng)的反效果,引起用戶抱怨。

針對以上增強(qiáng)的問題,可以在振動(dòng)傳感器和麥克風(fēng)的信號(hào)中增加低通濾波,濾去干擾信號(hào)的影響;或者降低揚(yáng)聲器的輸出功率,這樣會(huì)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(shí),自動(dòng)關(guān)閉該麥克風(fēng),讓其將測不到信號(hào),對降噪效果不會(huì)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(dòng)噪聲控制與車載語音有機(jī)會(huì)集成在一起，為用戶提供更好的聲音體驗(yàn)．車內(nèi)的主動(dòng)噪聲控制除了主動(dòng)降噪，還包括車內(nèi)獨(dú)立聲區(qū)控制，行人警示音以及主動(dòng)聲浪．隨著電動(dòng)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(huì)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(qiáng)、回聲消除、去混響、聲源定位和語音識(shí)別技術(shù)也會(huì)需要用到硬件技術(shù)，這就給二者的融合提供了機(jī)會(huì).這也是未來發(fā)展的新一代智能車載聲學(xué)平臺(tái)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(dòng)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)。