CN102475554B - 一种利用声品质指导车内声学包装的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用声品质指导车内声学包装的方法，包括：利用人工头采集车辆在匀速工况下的车内噪声信号，并对该噪声信号进行处理得到噪声样本；主观评价小组对噪声样本进行主观评价，得到主观评价结果实验数据；根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数，并将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关心理声学参数；将相关心理声学参数用逐次法和/或Enter法进入模型，得到回归方程并求得敏感频率；针对敏感频率进行车内声学包装。本发明通过寻找影响车内噪声主观感受的敏感频率，并根据该敏感频率，寻找对该敏感频率有很好吸声能力的材料对车内进行声学包装，从而大大提高了车内的声品质。

Description

一种利用声品质指导车内声学包装的方法

技术领域

本发明涉及车内声学包装领域，具体涉及一种利用声品质指导车内声学包装的方法。

背景技术

随着车辆配置的不断提高，车内声学包装也是车辆设计的一个重要的环节。传统的汽车噪声控制技术，对车内吸隔声材料的选取往往是以A声级降噪量作为车内声学包装好坏的标准，这种做法只关注噪声能量的降低，忽视了声音频率对人耳的主观感受影响，因此常常会使得车内声环境过于沉闷，不能形成令人主观感受愉悦的车内噪声环境，从而大大降低了车辆的舒适度。

现有技术，虽然出现了对声品质的主观评价方法，但仅仅是一种对声品质的主观评价，而未利用该主观评价结果而采取一些技术措施来改善声品质，令人们主观感觉愉悦。

发明内容

本发明为解决现有车内声学包装往往以A声级降噪量为标准，车内声环境过于沉闷的技术问题，提供了一种利用声品质指导车内声学包装的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用声品质指导车内声学包装的方法，包括以下步骤：

步骤一：利用人工头采集车辆在匀速工况下的车内噪声信号，并对该噪声信号进行处理得到噪声样本；

步骤二：主观评价小组对噪声样本进行主观评价，得到主观评价结果实验数据；

步骤三：根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数，并将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关心理声学参数；

步骤四：将相关心理声学参数用逐次法和/或Enter法进入模型，得到回归方程；

步骤五：选取噪声样本中的一个声音样本，并求得该声音样本对应的选定频率为敏感频率；或者

选取噪声样本中的一个以上声音样本，分别求得每个声音样本对应的选定频率，并将上述选定频率进行比较，找出相同个数最多的选定频率为敏感频率；

其中，求得每个声音样本对应的选定频率具体包括：

作出该声音样本的频谱图，找到频谱曲线的所有峰值点对应的频率点，并分别选择中心频率为频率点的滤波器对该声音样本进行滤波得到所有滤波后的样本，根据滤波后的样本分别计算相关心理声学参数，并将相关心理声学参数分别代入回归方程得到所有偏好指标，选择最大的偏好指标对应的频率点为选定频率；

步骤六：采用对敏感频率有吸声能力的材料进行车内声学包装。

从本发明的技术方案可以看出，本发明通过利用人工头采集车辆在匀速工况下的车内噪声信号，并对该噪声信号进行处理得到噪声样本；主观评价小组对噪声样本进行主观评价，得到主观评价结果实验数据；根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数，并将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关心理声学参数；将相关心理声学参数用逐次法和/或Eenter法进入模型，得到回归方程；选取噪声样本中的一个声音样本，并求得该声音样本对应的选定频率为敏感频率；或者选取噪声样本中的一个以上声音样本，分别求得每个声音样本对应的选定频率，并将上述选定频率进行比较，找出相同个数最多的选定频率为敏感频率；采用对敏感频率有吸声能力的材料进行车内声学包装。使得本发明能够找到影响车内噪声主观感受的敏感频率，并且根据该敏感频率，寻找对该敏感频率有很好吸声能力的材料对车内进行声学包装，即大大提高车内的声品质，从而给人们营造了愉悦的车内声音环境。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决现有技术以下的技术问题：1)往往是以A声级降噪量作为车内声学包装好坏的标准，忽视了声音频率对人耳的主观感受影响，因此常常会使得车内声环境过于沉闷；2)虽然出现了对声品质的主观评价方法，但仅仅是一种对声品质的主观评价，而未利用该主观评价结果而采取一些技术措施来改善声品质，令人们主观感觉愉悦，本发明提供了一种利用声品质指导车内声学包装的方法，该方法通过对声品质的分析判断找到影响车内噪声主观感受的敏感频率，并且根据该敏感频率，寻找对该敏感频率有很好吸声能力的材料对车内进行声学包装，从而大大提高车内的声品质，给人们营造了愉悦的车内声音环境。其中，该方法包括以下步骤：

步骤S1：利用人工头采集车辆在匀速工况下的车内噪声信号，并对该噪声信号进行处理得到噪声样本；

在具体实施中，利用人工头采集车辆在匀速工况下的车内噪声信号可为多个信号，其数量不做限制，但考虑实验的操作性难度以及实验的质量，可优选为10-14个，本领域技术人员可以理解，为了全面采集到车内的噪声信号，可将人工头分别放置于车内的前排位置和后排位置，进一步，所述前排位置优选为驾驶员的位置，因为对匀速车内噪声来讲，其声源主要来源于靠近驾驶员位置的发动机舱空气传播噪声、外部气流噪声及路面噪声等，因此驾驶员位置受到影响更大；另一方面，因为驾驶员位置是车辆最重要、最关注的位置。另外，由于排气管靠近副驾驶后面的位置，因此为了尽量减小排气尾管噪声对风噪、路噪及发动机舱辐射噪声等的影响，后排位置优选为驾驶员后方的位置。另外，为了全面分析车内的噪声信号，可优选采集车辆通常的几个匀速工况，例如可为40km/h、60km/h、80km/h、100km/h和120km/h。

在具体实施中，对上述人工头采集的噪声信号处理得到噪声样本，通常是人工头通过软件进行回放并截取噪声样本，其截取的时间长度不做限制，但为了评价分析的效果，优选截取的时间长度为5秒，当然，上述截取的选择也有要求，应截取受外界干扰最小且稳定的噪声信号。

步骤S2：主观评价小组对噪声样本进行主观评价，得到主观评价结果实验数据；

在具体实施中，主观评价小组对噪声样本进行主观评价的方法包括成对比较法和分组成对比较法，但在此需要说明的是，本发明不限于这两种方法，只要能对噪声样本进行主观评价即可。进一步，主观评价小组是经过专门培训的人员，进一步，为了避免主观评价小组的确定往往过于随意，不能代表广泛大众的主观感知，从而难以得到精确描述大众感知的评价结果，主观评价小组的组成优选包括专业评价人员和非专业评价人员，所述专业评价人员是指有足够经验，能够捕捉到细微的声学信息，所述非专业人员是指反映了普通大众的主观感知，另外，主观评价小组的人员还应考虑由不同类型(例如学历、性别、家庭背景等)的人员组成，因为这样得到的主观评价结果更有代表意义。

步骤S3：根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数，并将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关心理声学参数；

具体实施中，利用人工头自带的Artemis软件计算客观参数A声级和心理声学参数，所述心理声学参数包括响度、粗糙度、尖锐度和抖动度，将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关性较强的相关心理声学参数，剔除那些不相关的心理声学参数。在此需说明的是，根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数，并将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关心理声学参数是本领域的现有技术，因此对此本发明不做详细说明。

步骤S4：将相关参数用逐次法和/或Enter法进入模型，得到回归方程；

步骤S5：选取噪声样本中的一个声音样本，并求得该声音样本对应的选定频率为敏感频率；或者

选取噪声样本中的一个以上声音样本，分别求得每个声音样本对应的选定频率，并将上述选定频率进行比较，找出相同个数最多的选定频率为敏感频率；

其中，求得每个声音样本对应的选定频率具体包括：

作出该声音样本的频谱图，找到频谱曲线的所有峰值点对应的频率点，并分别选择中心频率为频率点的滤波器对该声音样本进行滤波得到所有滤波后的样本，根据滤波后的样本分别计算相关心理声学参数，并将相关心理声学参数分别代入步骤S4的回归方程得到所有偏好指标，选择最大的偏好指标对应的频率点为选定频率；

步骤S6：采用对步骤S5中确定的敏感频率有吸声能力的材料进行车内声学包装。

在具体实施中，可利用驻波管对车内饰材料进行吸声隔声性能试验，寻找对敏感频率有很好吸声能力的材料布置于车内顶棚、地毯、车门内板、A柱或轮罩，使得车内声品质有很大提高。

为使本领域技术人员更好地理解、实现本发明，以下通过具体实施例进行说明。

实施例一

步骤10：利用人工头双耳分别采集车辆在匀速工况下40km/h、60km/h、80km/h、100km/h和120km/h的车内前排任一位置和车内后排任一位置，共采集得到10个信号，并用Artemis7.0软件将10个信号进行回放，分别截取受外界干扰最小的长度为5秒的声音样本。

步骤11：主观评价小组(包括专业评价人员和非专业评价人员)采用成对比较法对噪声样本进行主观评价，具体操作如下：

选用26名评价人员组成评价小组，每一名评价人员用PEQ加耳机手动回放及纸张打分，具体评价过程是：

将上述10个信号两两成对比较，当评价人员觉得哪个信号较好，则在较好信号下记2分，在较差的信号下记0分，当评价人员觉得两个信号一样时，则分别在两个信号下计1分；

当主观评价小组的评价人员全部评价完，分别统计每一名评价人员对每一个信号打的分数和，以及全部评价人员对每一信号的打分平均值，其主观评价结果实验数据如表1和表2所示。

表1偏好性声品质最终得分

表2偏好性声品质均值

在具体实施中，作为优选方案，评价人员可对任意信号进行多次回放打分，修改，以达到评价者觉得准确即可，这样可以可更主观地反映评价者对信号的真实感觉。

作为本实施例的另一优选方案，在全部评价人员对每一个信号打完分后可进一步包括，采用Kendall一致性系数对误判的数据进行删除，从而可减少误判对每一信号的打分平均值的影响，使得本发明的主观评价更准确。

步骤12：根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数(如表3所示)：

表3声事件A计权声压级及各心理学参数计算结果

并将表1、表2的主观评价结果实验数据和表3的客观参数A声级和心理声学参数，利用统计软件计算得到其相关性结果，根据相关性结果可以得知，A声级，心理声学参数中的粗糙度、尖锐度、响度和抖动度与偏好性分析结果的相关性较高，也就是说，经过统计分析，得到相关心理声学参数为粗糙度、尖锐度、响度和抖动度。

步骤13：将上述相关心理声学参数用逐次法进入模型，得到回归方程、拟合优度以及校正拟合优度(如表4示)：

表4回归方程

	拟合优度	校正拟合优度	回归方程
				逐次法	0.966	0.962	SQ＝29.925-19.269*S

步骤14：选取噪声样本中的一个声音样本(例如在匀速工况下80km/h下截取的声音样本)作出频谱图，找到频谱曲线的所有峰值点对应的频率点(如90Hz、355Hz和875Hz)，根据上述3个频率点选择3个对应的滤波器，该3个滤波器分别为中心频率为90Hz，带宽为45Hz的滤波器，中心频率为355Hz，带宽为170Hz的滤波器，以及中心频率为875Hz，带宽为400Hz的滤波器；将3个滤波器对该声音样本进行滤波得到3个滤波后的样本，根据3个滤波后的样本分别计算相关心理声学参数，并将相关心理声学参数分别代入回归方程得到3个偏好指标，发现通过中心频率为875Hz，带宽为400Hz的滤波器滤波后的样本对应的偏好指标最大，因此确定875Hz为敏感频率；

步骤15：采用对敏感频率875Hz有吸声能力的材料进行车内声学包装，作为一种优选方式，地毯布置20mm再生海绵，车门内板布置10mm吸声棉，轮罩布置30mm吸声棉，当然，本发明不限于这一种实施方式，采用对敏感频率有吸声能力的材料进行车内声学包装的所有方案均属于本发明的范围之内。

实施例二

实施例二与实施例一大部分相同，包括步骤21，步骤22，步骤23，步骤24和步骤25，其中，步骤21相当于实施例一的步骤11，步骤22相当于实施例一的步骤12，步骤24相当于实施例一的步骤14，步骤25相当于实施例一的步骤15，与实施例一相比，区别仅在于步骤24，实施例二的步骤24为：

将上述相关心理声学参数分别用逐次法和Enter法进入模型，分别得到回归方程、拟合优度以及校正拟合优度；比较上述两个校正拟合优度，删去校正拟合优度小的对应的回归方程，保留校正拟合优度大的对应的回归方程(如表5所示)：

表5回归方程

	拟合优度	校正拟合优度	回归方程
				逐次法	0.966	0.962	SQ＝29.925-19.269*S
Enter	0.974	0.96	SQ＝27.887-13.081*S-0.146*L+0.334*R

由表5可知，用逐次法进入模型得到的校正拟合优度大于用Enter法进入模型得到的校正拟合优度，因此，可保留的回归方程是SQ＝29.925-19.269*S。

相比于实施例一相比，本实施例通过分别用逐次法和Enter法进入模型，再通过比较每一种方法得到的校正拟合优度的大小，从而确定选择哪一种方法得到的回归方程作为本实施例的回归方程，目的是，可使得本发明更加准确的分析声品质，得到更加准确的敏感频率，从而确保车内声学包装的质量。

在上述实施例(包括实施例一、实施例二以及在实施例一和实施例二的基础上扩展的实施例)的基础上，可进行进一步改进，即对于求得敏感频率的步骤进行改进。

上述实施例中，求得敏感频率的步骤是：

选取噪声样本中的一个声音样本作出频谱图，找到频谱曲线的所有峰值点对应的频率点，并分别选择中心频率为频率点的滤波器对该声音样本进行滤波得到所有滤波后的样本，根据滤波后的样本分别计算相关心理声学参数，并将相关心理声学参数分别代入回归方程得到所有偏好指标，选择最大的偏好指标对应的频率点为敏感频率；

由上可知，上述实施例中采用任意选取噪声样本中的一个声音样本寻找敏感频率，这样对于敏感频率的选择存在一定随机性，因此可能影响敏感频率的准确性。

本实施例中，求得敏感频率的步骤是：

选取噪声样本中的全部声音样本，分别求得每个声音样本对应的选定频率；

将上述选定频率进行比较，找出相同个数最多的选定频率为敏感频率。

其中，求得每个声音样本对应的选定频率具体包括：

作出该声音样本的频谱图，找到频谱曲线的所有峰值点对应的频率点，并分别选择中心频率为频率点的滤波器对该声音样本进行滤波得到所有滤波后的样本，根据滤波后的样本分别计算相关心理声学参数，并将相关心理声学参数分别代入回归方程得到所有偏好指标，选择最大的偏好指标对应的频率点为选定频率。

由上可知，本实施例相对于上述实施例，不同点在于，本实施例通过分别求得噪声样本中每一个声音样本的选定频率，再将上述选定频率进行比较，找出相同个数最多的选定频率点为敏感频率。这样，使得本实施例寻找的敏感频率更准确，从而利用车内声学包装，提升车内声品质。当然，本实施例的方法相对于上述实施例，求得敏感频率的方法较复杂一点，因此，设计人员可根据不同的需求而选择不同的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用声品质指导车内声学包装的方法，包括以下步骤：

步骤一：利用人工头采集车辆在匀速工况下的车内噪声信号，并对该噪声信号进行处理得到噪声样本；

步骤二：主观评价小组对噪声样本进行主观评价，得到主观评价结果实验数据；

步骤三：根据噪声样本计算客观参数A声级和心理声学参数，并将主观评价结果实验数据、客观参数A声级和心理声学参数进行统计分析，得到相关心理声学参数；

步骤四：将相关心理声学参数用逐次法和／或Enter法进入模型，得到回归方程；

步骤五：选取噪声样本中的一个声音样本，并求得该声音样本对应的选定频率为敏感频率；或者

选取噪声样本中的一个以上声音样本，分别求得每个声音样本对应的选定频率，并将上述选定频率进行比较，找出相同个数最多的选定频率为敏感频率；

其中，求得每个声音样本对应的选定频率具体包括：

作出该声音样本的频谱图，找到频谱曲线的所有峰值点对应的频率点，并分别选择中心频率为频率点的滤波器对该声音样本进行滤波得到所有滤波后的样本，根据滤波后的样本分别计算相关心理声学参数，并将相关心理声学参数分别代入回归方程得到所有偏好指标，选择最大的偏好指标对应的频率点为选定频率；

步骤六：采用对敏感频率有吸声能力的材料进行车内声学包装。

2.根据权利要求1所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于步骤一具体为：

在车辆匀速工况下40km/h、60km/h、80km/h、100km/h和120km/h时，分别将人工头置于车内前排和后排位置，采集得到10个信号；

将10个信号进行回放，分别截取受外界干扰最小的长度为5秒的声音样本。

3.根据权利要求2所述的利用声品质指导车内声学包装的方法， 所述人工头置于车内前排驾驶员位置和车内后排驾驶员后方的位置。

4.根据权利要求1所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于步骤二中，主观评价小组采用成对比较法对噪声样本进行主观评价，得到主观评价结果实验数据。

5.根据权利要求1所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于，所述主观评价小组包括专业评价人员和非专业评价人员。

6.根据权利要求1所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于，所述步骤三中的心理声学参数包括响度、粗糙度、尖锐度和抖动度。

7.根据权利要求1所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于步骤六具体为，利用驻波管对车内饰材料进行吸声隔声性能试验，寻找对敏感频率有很好吸声能力的材料布置于车内顶棚、地毯、车门内板、Ａ柱或轮罩。

8.根据权利要求７所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于，当敏感频率为875 Hz时，在地毯布置20mm再生海绵，车门内板布置10mm吸声棉，轮罩布置30mm吸声棉。

9.根据权利要求1至8任一项所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于，在步骤四中，回归方程通过以下步骤得到：

将相关参数用逐次法和Enter法进入模型，分别得到回归方程、拟合优度以及校正拟合优度；

分别比较上述两个校正拟合优度，删去校正拟合优度小的对应的回归方程，保留校正拟合优度大的对应的回归方程。

10.根据权利要求1至8任一项所述的利用声品质指导车内声学包装的方法，其特征在于，在步骤五中，选取噪声样本中的全部声音样本。