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关于声音设计,海德声科 HEAD acoustics能做些什么?

2021-02-26 17:29
提到“声音设计”,身为NVH工程师,你首先会想到什么? 是让肾上腺素飙升的V8声浪? 是车内高品质3D立体声? 还是30kph的行人提示音? 其实声音设计的应用范围,比你想象的更广。
首先我们要区别noise(噪声)与sound(声音)的概念。两者给人的主观感受截然不同。Noise给人的感觉总是不好的、消极的甚至排斥的,而Sound是主观可接受的、愉悦的或者至少是中性的。NVH工程师需要做的,就是先减少“不美好”的噪声,再让噪声变成可以与我们和平共处的声音。
传统的减振降噪思路是“源-路径-接受者”,这种方法一般运用在NVH开发初级阶段,主要通过频谱分析和阶次分析等实现。而随着近年来汽车技术的发展,用单一声压级评价噪声已经不能满足需求,声品质应运而生。声品质测试无论是从流程还是参数指标而言都要复杂一些( 相关文章:)。但是10年前新能源汽车热潮的出现,将“减振降噪”这一最基本的需求又一次推向新高度,声音设计被制造商视为决定品牌声音DNA的核心。
 
声音设计基于声品质和声压级而开发,在燃油车和新能源车有不同的设计应用场景。
 
燃油车有源噪声控制

1)主动降噪技术(ANC-Active Noise Cancellation):其原理是发出与初级噪声(声源)幅值和频率相同、反相位(相差180度)的次级噪声以实现降噪。当下主流方法是采用自适应滤波器的实时处理反馈流程,包括拾音、处理和发声三步。ANC主要运用在低速行驶时发动机产生的中低频噪声控制(主要是阶次)。路噪和风噪产生的机理与可变因子更加复杂,要在车内实现更加宽广面积的三维声场降噪也更困难,因此直到2019年,现代汽车的RANC才得到工程验证(参考案例:)。
2)主动发声(ASD-Active Sound Design):与ANC思路相反,即在原车声音基础上进行适当增强或优化,让声音听起来悦耳。某些品牌汽车的声音独特性甚至已经表征了该品牌的DNA,如适当强化半阶次能量让声音听起来更加强劲澎湃;切换到Sport pro模式时,ASD让你体验到2.0升自然吸气或涡轮增压的直列四缸也能开出V8的自信 (参考案例:)。
 
无论是发动机、路噪的主动降噪控制还是对进排气声浪设计,精准的原声记录与回放、主客观反复推敲评价和模型的建立与工程验证每一步都举足轻重!
新能源汽车

声音设计主要运用在警示音AVAS/Acoustic Vehicle alerting System和主动声浪ASD方向。
 
相比于燃油车通过噪声的单项法规要求而言,电动汽车的主动发声更加严苛和详细,比如对最低声级限值、频移速率和行人距离探知等的规定。2010年,美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)颁布了《2010行人安全增强法案》;2011年,欧盟关于电动汽车提示音法案《UNECE Consolidated Resolution on the Construction of Vehicle (R.E.3)》落地;2018年,中国(GB/T37153-2018)也公布了相关规定。
在满足法规的基础上,电动汽车的声音设计变得既单一又复杂。一方面由于没有发动机、变速箱和进排气这套复杂的声源系统,便于专注于单一声音设计,另一方面也正是因为没有这些背景音的掩蔽,所以要更加深入地研究声音本体、行人与司乘感知、环境影响和复杂工况与声音匹配等因素(参考案例:)。
AVAS(或ASD)发声是从无到有(也可以是模仿内燃机改进而来),试想有10辆不同品牌不同级别的电动车同时行驶在道路上,所有的声音相互干扰叠加和掩蔽时就可能出现如Klaus Genuit教授所言的情况:一支管弦乐队的小提琴手出现跑调产生的不和谐听感。这也是Genuit教授强调要“”的原因,要更加注重对心理声学的研究,即人对声音(包括语言和音乐)的生理与心理感知。这不仅涉及到掩蔽效应、鸡尾酒效应、双耳听觉模型和响度理论等,还要求掌握乐理知识、心理学和环境声学的新技能,同时两方面最好又能融会贯通,太难了……但这不是遥不可及的,有些车企已经做出了很好的示范。例如福特Mustang Mach-E声学团队与Ozone音乐室合作,为不同驾驶模式提供最为契合的模拟音效。Volvo S90为驾乘者送了一座移动的哥德堡音乐厅。而操刀Lotus Evija莲花的声音设计的传奇嘻哈鼓手Patrick曾说过:“让声浪就像饶舌音乐般精准踩点,而车宛若舞者一样与声浪合拍律动”。
 
当然,声音设计并非易事,它决定着一个品牌的DNA,是某种生活方式的选择,也是某种理念的传达。

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关于我们
海德声科(HEAD acoustics China)是全球领先的声学解决方案及声音与振动分析领域供应商HEAD acoustics GmbH在中国设立的子公司。HEAD acoustics凭借其在声学领域的专业性和相关软硬件研发的先驱地位,在NVH、声学和语音音频质量的测量、分析和优化领域广受赞誉。其产品和服务广泛用于汽车、电信,IT设备、办公用品和家电行业的制造商和研究机构,以及在声音环保领域的企业与院所等。

来源:海德声科 HEAD acoustics

作者:NVH技术部

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