CN112331172A - 大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统 - Google Patents

大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统,克服了现有技术存在的客车驾驶区和乘客区声品质未区别控制的问题,分区自适应声品质控制方法的步骤为:1.客车行驶状态设计;2.车内声环境采集装置布置;3.典型声环境客观评价向量计算;4.构建掩蔽声族谱:掩蔽声的选择要综合考虑掩蔽声类型、内容,在充分考虑了音乐信号频谱成分、表演乐器形式、音乐感情与音乐内容的背景文化后,选取多个流派,每个流派挑选1~2首具有代表性的掩蔽声组成掩蔽声族谱;5.通过主观评价实验优选掩蔽声;6.系统配对存储;7.系统实际使用;8.最优掩蔽声族谱实时更新;还公开了一种大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统。

Description

大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于客车上的控制装置,更确切地说,本发明涉及一种大型客车车内声功能分区自主声品质控制方法和系统。
背景技术
在汽车声品质的研究中,以往的研究主要是集中在轿车等小型乘用车上,其研究方法趋于成熟。车内声品质的客观评价方面,研究人员普遍采用能够较为准确的描述的心理声学参数;在主观评价方面,目前普遍采用如吵闹度、可接受度、烦躁度、愉悦度等单个指标做为主观评价指标一个综合指标。
相对于轿车车内声品质的研究,客车车内乘客相对较多,空间声音环境更为复杂,对于提高车内声品质的需求更加迫切;并且以往的研究普遍没有区分驾驶员与乘客的不同心理感受。事实上,在驾驶活动过程中,驾驶员与乘客存在着不同的心理状态过程和心理规律,他们的心理需求也存在差异。同样,对于驾驶活动所处的声音环境需求也不尽相同,有必要区别对待进行车内声环境功能分区自适应声品质控制。
针对技术现状,本发明提出自行设计自适应控制对车内驾驶员声功能区域和乘客声功能区域内通过自适应播放掩蔽声的方式进行声品质的区别控制,且本发明采用多维空间向量进行主客观参数分析,能够更加准确的描述车内声品质,有利于用客观参数反映声环境品质从而对应主观感受,使结果更加接近实际情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的客车驾驶区和乘客区声品质未区别控制的问题,提供了一种大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统。
为解决上述技术问题,本发明是采用如下技术方案实现的:
所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法包括如下步骤:
1)客车行驶状态设计;
2)车内声环境采集装置布置;
3)典型声环境客观评价向量计算;
4)构建掩蔽声族谱:
掩蔽声的选择要综合考虑掩蔽声类型、内容、情感多种因素,在充分考虑了音乐信号频谱成分、表演乐器形式、音乐感情与音乐内容的背景文化因素后,选取多个流派,每个流派中挑选1~2首具有代表性的掩蔽声组成掩蔽声族谱;
5)通过主观评价实验优选掩蔽声;
6)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统配对存储:
每一种客车工况下的车内声环境经过客观评价指标即响度、粗糙度、尖锐度与抖动度都得到一个四维空间上的向量,将该数值和通过主观评价实验优选掩蔽声步骤中与其对应的最优掩蔽声成对地存储于SD存储器内,形成不同典型工况下车内声环境-最优掩蔽声映射族谱;
7)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统实际使用;
8)最优掩蔽声族谱实时更新。
技术方案中所述的客车行驶状态设计是指:
(1)参考国家现行《公路工程技术标准》选择测试车辆行驶的等级路面,根据使用任务、功能和适用的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路与四级公路共五个等级;本技术方案中测试路段选择为三级公路,即一般能适应按各种车辆折合成载重汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下,为沟通县及县以上城市的一般干线公路;
(2)设计选取4个有代表性的车辆行驶工况,分别为怠速、20km/h、40km/h与60km/h的工况;
(3)选取车辆乘载状态为空载、半载和全载三种情况;
(4)选取车窗开合状况为驾驶员左侧窗户闭合与开启两种情况;
则共需要采集共24种声音环境。
技术方案中所述的车内声环境采集装置布置是指:
将车内驾驶区声环境采集装置、车内乘客区声环境采集装置分别布置在驾驶区和乘客区,1号传声器、2号传声器和3号传声器离车厢壁和座椅垫不低于150mm;传声器指向车辆行驶方向,安装牢固避免振动影响测试结果;具体位置为驾驶区布置1号传声器、乘客区布置2号传声器与3号传声器;
驾驶区的1号传声器测点为驾驶座椅测点,将座椅靠背调节至垂直位置,具体位置为座椅纵向对称轴与座椅靠背垂直对称轴交点右侧,即靠近汽车纵向轴线一侧0.2±0.02m处,高度为高于座椅坐垫表面0.7±0.05m;
乘客区的2号传声器测点为站立点,站立点为车厢两条对称轴交点,其垂直高度为地板上方1.6±0.1m;
乘客区的3号传声器测点为客车最后一排左起第二个座椅测点,具体位置为座椅纵向对称轴与座椅靠背垂直对称轴交点右侧,即靠近汽车纵向轴线一侧0.2±0.02m处,高度为高于座椅坐垫表面0.7±0.05m。
技术方案中所述的典型声环境客观评价向量计算是指:
利用响度N、尖锐度S、抖动度F、粗糙度R四个车内声品质评价的常用客观心理声学参数,在24个不同的声音环境下对这四个声学参数进行四维空间上的向量标定;上述各参数计算公式如下:
1)提取分帧加窗处理后的样本进行响度N计算:
响度N为频带特征响度之和,单位sone,计算公式如下:
Figure BDA0002741806000000031
式中:N′是特征频带响度,单位sone;
特征频带响度N′,单位sone,计算公式如下:
N′=0.08(ETQ/E0)0.28[(0.5+E/ETQ)0.23-1] (2)
式中:N′是特征频带响度;
ETQ为与听阈对应的激励;
E为声信号对应的激励;
E0为激励,与参考声强I0=10-12w/m2相对应;
2)提取分帧加窗处理后的样本进行尖锐度S计算:
采用Zwicker模型来计算尖锐度S,其数学模型以响度模型为基础,数学公式如下:
Figure BDA0002741806000000032
式中:S是尖锐度,单位acum;
k是加权系数,k取0.11;
N是总响度值,单位sone;
N′(z)是z号Bark域内的特征响度,单位sone;
3)提取分帧加窗处理后的样本进行粗糙度R计算:
利用噪声的调制频率fmod和个特征频带内的激励级差ΔLE(z)来计算粗糙度,公式为:
Figure BDA0002741806000000041
式中:R是粗糙度,单位asper;
fmod是调制频率;
ΔLE(z)为声信号激励级的变化量,定义为:
Figure BDA0002741806000000042
式中:N′max(z)和N′min(z)分别表示特征响度的最大值和最小值;
4)提取分帧加窗处理后的样本进行抖动度F计算:
Zwicker抖动度计算模型为:
Figure BDA0002741806000000043
其中,F表示抖动度,单位vacil;
f0表示调制基频;
经过上述数学计算后,对所得到的四个客观心理声学参数各值进行四维空间的向量标定,计算公式如下
Figure BDA0002741806000000044
其中:
a0表示响度,单位sone;
b0表示尖锐度,单位acum;
c0表示粗糙度,单位asper;
d0表示抖动度,单位vacil;
l0表示客观参数计算基准值。
技术方案中所述的通过主观评价实验优选掩蔽声是指:
1)选取主观评价人员:
大多数心理声学的评价试验在评价主体数量上,具有20名及20名以上的主观评价者就可以得出比较准确的声学评价结果;主观评价人员组成需考虑覆盖不同的地域、职业、性别、年龄、文化背景和生活习惯;
2)实验前培训:
通过培训让主观评价人员熟悉实验场所及环境,并为主观评价人员讲解实验流程及评审指标的含义。
3)确定声品质主观评价指标:
评价指标为声环境舒适度,其描述车内声音对驾乘人员造成的干扰、扰乱的程度,需要主观评价人员对存在车内声环境的舒适程度进行打分。
4)确定评价方法:
以声环境舒适度为指标,由主观评价人员采用数值估计法进行声环境样本打分评价。
5)实验进行过程:
在24种声环境下利用驾驶区扬声器组合装置、乘客区扬声器组合装置分别于驾驶区和乘客区播放掩蔽声,为了保证实验的成功进行,同时为了避免参与试听的主观评价人员产生疲劳感,实验的评价样本为在不同车内声环境下掩蔽声的播放样本,每个截取的播放时长为120s;
在实验进行过程中,给主观评价人员依次播放每个样本,为了保证在每个样本播放完成之后主观评价人员能够有时间做出相应的打分评价,并且主观评价人员能够在打分过程修改之前的分数,样本之间的回放间隔时间为10s;
在实验结束之后,计算平均值,在驾驶区及乘客区进行主观评价,分别选取评分较高的掩蔽声,分区选择某个声环境下得分最高的掩蔽声为该声环境下的最优掩蔽声。
技术方案中所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统实际使用是指:
1)通过车内驾驶区声环境采集装置、车内乘客区声环境采集装置分别采集车内驾驶区和乘客区噪声,并按照典型声环境客观评价向量计算步骤中的方法,计算当前的4个客观参数;
2)在客观评价四维空间中,计算当前客观评价向量与此前标定的24个声环境中的最近欧式距离;
两个向量欧氏距离计算公式为:
Figure BDA0002741806000000051
其中:a1、b1、c1、d1;a0、b0、c0、d0分别是四个客观评价指标:响度、尖锐度、抖动度、粗糙度的实际测量值;计算值基准;
误差计算公式为:
Figure BDA0002741806000000052
式中:e为两个向量欧氏距离计算误差;
3)确定与当前声环境最接近的标定向量,则播放存储于SD存储器的声环境标定向量所配对的掩蔽声。
技术方案中所述的最优掩蔽声族谱实时更新是指:
1)停机更新充实更多的车内声音环境、添加更多的掩蔽声,重新离线训练存储;
2)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统使用中,当某次欧式距离计算结果与计算值基准的标定向量误差大于10%,存储搜集该声环境,以便下一次离线补充;
3)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统中存储的声环境若5天的时间段内使用次数少于10次,则进行标记,不再进行向量欧式距离计算比较。
一种大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统包括车内驾驶区声环境采集装置、车内乘客区声环境采集装置、车内声品质分区优化控制装置、驾驶区扬声器组合装置、乘客区扬声器组合装置与掩蔽声族谱存储装置;
所述的车内驾驶区声环境采集装置包括型号为声望MPA201的1号传声器;
所述的车内乘客区声环境采集装置包括型号为声望MPA201的2号传声器与3号传声器;
所述的车内声品质分区优化控制装置包括型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片、型号为TPA3116D2的声功率放大器、型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片和型号为声望MA418的前置放大器;
所述的驾驶区扬声器组合装置包括1号扬声器、2号扬声器;
所述的乘客区扬声器组合装置包括3号扬声器、4号扬声器、5号扬声器、6号扬声器、7号扬声器与8号扬声器;1号扬声器至8号扬声器均采用型号为infidi-Y1650的同轴全频车载扬声器,最大功率为100W;在车内驾驶区分布置1号扬声器与2号扬声器,在乘客区布置3号扬声器、4号扬声器、5号扬声器、6号扬声器、7号扬声器与8号扬声器;
所述的掩蔽声族谱存储装置包括SD存储器、FLASH存储器与SDRAM片外内存;
1号传声器、2号传声器、3号传声器的输出端与前置放大器输入端电线连接,型号为声望MA418的前置放大器的输出端和型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片的输入端MICIN电线连接;
1号扬声器至8号扬声器的输入端和型号为TPA3116D2的声功率放大器的输出端BSPR电线连接,型号为TPA3116D2的声功率放大器的输入端INPR与型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片的输出端RHPOUT电线连接,型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的输出端电线连接;
SD存储器插入安全数码卡SD卡卡槽内,与车内声品质分区优化控制装置中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的串行外围接口SPI电线连接,FLASH存储器、SDRAM片外内存的输出端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的输入端电线连接。
技术方案中所述的型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的输出端电线连接是指:
所述的型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片包括有模数转换ADC模块和数模转换DAC模块;型号为TLV320AIC23音频编/解码芯片的模数转换ADC模块的输出端、数模转换DAC模块的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的多通道缓冲串口电线连接,即型号为TLV320AIC23音频控制芯片的引脚SCLK、引脚SDIN、引脚DIN、引脚DOUT、引脚LRCOUT、引脚LRCIN与引脚BCLK依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的引脚SCLA、引脚SDAA、引脚MDXA、引脚MDRA、引脚MFSRA、引脚MFSXA、引脚MCLKRA与引脚MCLKXA电线连接;其中型号为TLV320AIC23音频控制芯片的引脚BCLK同时和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的引脚MCLKRA与引脚MCLKXA电线连接。
技术方案中所述的SD存储器(6a)插入安全数码卡SD卡卡槽内,与车内声品质分区优化控制装置中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的串行外围接口SPI电线连接是指:SD存储器的引脚DATA3、引脚DATA2、引脚DATA1、引脚DATA0、引脚CMD与引脚CLK依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的引脚FSXI/DAT3、引脚FSRI/DAT2、引脚DRI/DAT1、引脚CLKX1/DAT0、引脚CLKRI/CMDI与引脚DXI/CLKI电线连接;
所述的FLASH存储器、SDRAM片外内存的输出端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的输入端电连接是指:FLASH存储器的引脚D[15-0]、引脚A[13-0]、引脚IOE、引脚IWE与引脚ICE依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的引脚D[15-0]、引脚A[13-0]、引脚IAOE、引脚IAWE与引脚ICEI电线连接;SDRAM片外内存的引脚DAT0、引脚CLK、引脚CMD与引脚CD依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片的引脚SPISOMI、引脚SPICLK、引脚SPISIMO与引脚SPISTEn电线连接。
与现有技术相比本发明的有益效果是:
1.本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统实现了对车内声品质的分区自适应控制,能够根据不同的声音环境及不同的声功能分区特性进行自适应播放掩蔽声来控制车内声品质。
2.本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统采用多维空间向量进行主客观参数分析,能够更加准确的描述车内声品质,有利于用客观参数反映声环境品质从而对应主观感受,使结果更加接近实际情况。
3.本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法和系统通用性强,应用广泛,既可以应用于实车试验,进行声品质优化,还可以针对类似于大型客车封闭环境的声品质自适应优化控制。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明:
图1-1为本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法所采用的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统中1至3号传声器、扬声器组合装置在车内布置的主视图;
图1-2为本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法中所采用的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统结构组成的示意图;
图2为本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法中所采用的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统的结构原理示意图;
图3为本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法中所采用的控制软件的结构框图;
图4为本发明所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法的流程框图;
图中:1.车内驾驶区声环境采集装置,1a.1号传声器,2.车内乘客区声环境采集装置,2a.2号传声器,2b.3号传声器,3.车内声品质分区优化控制装置,3a.数字信号控制器芯片,3b.声功率放大器,3c.音频编/解码芯片,3d.前置放大器,31.乘客区声环境特征值计算子单元,32.乘客区客观评价指标计算子单元,33.乘客区核心控制单元,34.乘客区掩蔽声选取子单元,35.驾驶区声环境特征值计算子单元,36.驾驶区客观评价指标计算子单元,37.驾驶区核心控制单元,38.驾驶区掩蔽声选取子单元,4.驾驶区扬声器组合装置,4a.1号扬声器,4b.2号扬声器,5.乘客区扬声器组合装置,5a.3号扬声器,5b.4号扬声器,5c.5号扬声器,5d.6号扬声器,5e.7号扬声器,5f.8号扬声器,6.掩蔽声族谱存储装置,6a.SD存储器,6b.FLASH存储器,6c.SDRAM片外内存。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述:
本发明的宗旨是为了弥补传统大型客车车内噪声控制手段无法有效对车内声品质分区控制的不足,提出一种能够在车辆行驶工况及车内环境变化时自适应跟踪车内噪声变化、分区对影响车内声品质的噪声进行控制,达到有针对性地降低影响车内声品质的车内噪声客观指标,从而有效改善车内声品质的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法;同时构建了实施这种方法的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统。
一.大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统
参阅图1-2、图2与图3,所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统包括车内驾驶区声环境采集装置1、车内乘客区声环境采集装置2、车内声品质分区优化控制装置3、驾驶区扬声器组合装置4、乘客区扬声器组合装置5与掩蔽声族谱存储装置6。
车内驾驶区声环境采集装置1、车内乘客区声环境采集装置2、驾驶区扬声器组合装置4、乘客区扬声器组合装置5、掩蔽声族谱存储装置6分别和车内声品质分区优化控制装置3电线连接。
(1)车内驾驶区声环境采集装置1包括型号为声望MPA201的1号传声器1a;车内乘客区声环境采集装置2包括型号为声望MPA201的2号传声器2a与3号传声器2b。
参阅图1-2和图2,在车内驾驶员区布置1号传声器1a,在乘客区分别布置2号传声器2a与3号传声器2b;车内驾驶区声环境采集装置1的1号传声器1a,车内乘客区声环境采集装置2的2号传声器2a与3号传声器2b的输出端和型号为声望MA418的前置放大器3d输入端电线连接。
(2)车内声品质分区优化控制装置3包括型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a、型号为TPA3116D2的声功率放大器3b、型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片3c和型号为声望MA418的前置放大器3d。
所述的数字信号控制器芯片3a采用TI公司开发的型号为TMS320VC5509的16bit定点DSP处理器,最高主频可达144MHz,它包含两个MAC单元,单周期内可完成两个17×17位的定点乘加运算;
所述的型号为TPA3116D2声功率放大器3b是用于驱动扬声器的高效立体声数字放大器;
所述的型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片3c包括有模数转换(ADC)模块和数模转换(DAC)模块;
所述的型号为声望MA418的前置放大器3d是用于把音频信号放大至功率放大器所能接受的输入范围。
参阅图2,型号为声望MA418的前置放大器3d的输出端和型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片3c的ADC输入端MICIN电连接。
参阅图2,型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片3c的数模转换(DAC)模块的输出端RHPOUT与型号为TPA3116D2的声功率放大器3b的输入端INPR电线连接。
参阅图2,型号为TLV320AIC23音频编/解码芯片3c的模数转换(ADC)模块的输出端、数模转换(DAC)模块的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的多通道缓冲串口电线连接,即型号为TLV320AIC23音频编/解码芯片3c的引脚SCLK、引脚SDIN、引脚DIN、引脚DOUT、引脚LRCOUT、引脚LRCIN、引脚BCLK依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的引脚SCLA、引脚SDAA、引脚MDXA、引脚MDRA、引脚MFSRA、引脚MFSXA、引脚MCLKRA与引脚MCLKXA电线连接;其中型号为TLV320AIC23音频编/解码芯片3c的引脚BCLK同时和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的引脚MCL KRA与引脚MCLKXA电线连接。
(3)所述的驾驶区扬声器组合装置4包括1号扬声器4a、2号扬声器4b;所述的乘客区扬声器组合装置5包括3号扬声器5a、4号扬声器5b、5号扬声器5c、6号扬声器5d、7号扬声器5e与8号扬声器5f;1号扬声器4a至8号扬声器5f均采用型号为infidi-Y1650的同轴全频车载扬声器,最大功率为100W。1号扬声器4a、2号扬声器4b、3号扬声器5a、4号扬声器5b、5号扬声器5c、6号扬声器5d、7号扬声器5e与8号扬声器5f输入端和车内声品质分区优化控制装置3中的型号为TPA3116D2的声功率放大器3b的输出端电线连接,即1号扬声器4a、2号扬声器4b、3号扬声器5a、4号扬声器5b、5号扬声器5c、6号扬声器5d、7号扬声器5e与8号扬声器5f输入端和型号为TPA3116D2的声功率放大器3b的引脚BSPR电线连接;对驾驶区扬声器组合装置4和乘客区扬声器组合装置5进行声学包装,参阅图1-1与图1-2,在车内驾驶区分别布置1号扬声器4a与2号扬声器4b,在乘客区分别布置3号扬声器5a、4号扬声器5b、5号扬声器5c、6号扬声器5d、7号扬声器5e与8号扬声器5f,调节扬声器指向性,当分区效果明显后,固定扬声器指向。
(4)所述的掩蔽声族谱存储装置6由SD存储器6a、FLASH存储器6b与SDRAM片外内存6c组成。
SD存储器6a插入安全数码卡SD卡卡槽内,与车内声品质分区优化控制装置3中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的串行外围接口SPI电线连接,即SD存储器6a的引脚DATA3、引脚DATA2、引脚DATA1、引脚DATA0、引脚CMD与引脚CLK依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的引脚FSXI/DAT3、引脚FSRI/DAT2、引脚DRI/DAT1、引脚CLKX1/DAT0、引脚CLKRI/CMDI与引脚DXI/CLKI电线连接;
FLASH存储器6b可以在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据,其存储特性相当于硬盘,与车内声品质分区优化控制装置3中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的串行外围接口电线连接,即FLASH存储器6b的引脚D[15-0]、引脚A[13-0]、引脚IOE、引脚IWE与引脚ICE依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的引脚D[15-0]、引脚A[13-0]、引脚IAOE、引脚IAWE与引脚ICEI电线连接;
SDRAM片外内存6c具有能够使系统及时完整地处理前端采集的数据且容量大、价格低等优点,与车内声品质分区优化控制装置3中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的串行外围接口电线连接,即SDRAM片外内存6c的引脚DAT0、引脚CLK、引脚CMD与引脚CD依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a的引脚SPISOMI、引脚SPICLK、引脚SPISIMO与引脚SPISTEn电线连接。
参阅图3,所述的执行大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法的软件部分是由乘客区声环境特征值计算子单元31、乘客区客观评价指标计算子单元32、乘客区核心控制单元33、乘客区掩蔽声选取子单元34、驾驶区声环境特征值计算子单元35、驾驶区客观评价指标计算子单元36、驾驶区核心控制单元37与驾驶区掩蔽声选取子单元38组成;
乘客区声环境特征值计算子单元31、乘客区客观评价指标计算子单元32、乘客区核心控制单元33、乘客区掩蔽声选取子单元34载入型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a中的32位浮点CPU内核中,乘客区声环境特征值计算子单元31、乘客区客观评价指标计算子单元32、乘客区核心控制单元33、乘客区掩蔽声选取子单元34各单元之间采用片上数据线连接。
驾驶区声环境特征值计算子单元35、驾驶区客观评价指标计算子单元36、驾驶区核心控制单元37、驾驶区掩蔽声选取子单元38载入型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a中的32位浮点CPU内核中,驾驶区声环境特征值计算子单元35、驾驶区客观评价指标计算子单元36、驾驶区核心控制单元37、驾驶区掩蔽声选取子单元38各单元之间采用片上数据线连接。
计算机程序开始后,初始化平台环境,从FLASH存储器6b中读取模板库及配置,开启车内声环境采集,通过车内乘客区声环境采集装置2对乘客区声环境采集车内声环境信号,将经过前置放大器3d的车内噪声信号送入型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片3c中的ADC转换模块,经转换后的数字信号,送入型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片3a进行处理,乘客区声环境特征值计算子单元31开始对实时采集声音样本进行响度、尖锐度、粗糙度和抖动度四个客观参数特征采集计算,乘客区客观评价指标计算子单元32将四个客观参数特征形成一个四维向量,与掩蔽声族谱存储装置6中的各典型工况客观参数计算基准四维向量计算欧式距离,当欧式距离误差大于10%时,存入掩蔽声族谱存储装置6中以供下次离线训练,当欧式距离误差小于10%时,与其他声音样本客观指标向量的欧氏距离误差比较取较小值,输出欧氏距离误差最小值时对应的计算基准四维参数,即掩蔽声选取依据送入乘客区核心控制单元33,由其传递给乘客区掩蔽声选取子单元34,以便乘客区掩蔽声选取子单元34根据掩蔽声选取依据选取出待播最优掩蔽声音频数据文件并传递回乘客区核心控制单元33。并最终由乘客区核心控制单元33发送给乘客区扬声器组合装置5,驱动乘客区内3号扬声器5a、4号扬声器5b、5号扬声器5c、6号扬声器5d、7号扬声器5e与8号扬声器5f,驱动扬声器发声控制车内声品质。与此同时通过车内驾驶区声环境采集装置1对驾驶区声环境采集,车内声环境信号经过驾驶区对应单元进行以上相同计算过程后发送给1号扬声器4a和2号扬声器4b控制驾驶区声品质。大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统的运算控制功能是在型号为TMS320F28335的数字信号控制器芯片3a之中由计算机程序完成。
车内掩蔽声品质自适应控制系统的工作原理:
大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统使用前,通过路试选取车辆运行典型工况,进行掩蔽声族谱构建,分区主观评价选取最优掩蔽声;在各典型工况下,通过车内驾驶区声信号采集装置1和车内乘客区声信号采集装置2分区采集车内噪声信号,计算各典型工况声品质客观评价声品质客观评价指标(响度,粗糙度,尖锐度,抖动度),得到客观参数计算基准四维向量;组织掩蔽声主观评价,分区进行在各典型工况下不同的掩蔽声的主观评价试验,选取在各典型工况下分区最优掩蔽声,组成典型工况客观综合评价向量下主观评价分区最优掩蔽声族谱并存储至SD存储器6a内,并将驾驶区最优掩蔽声与客观参数计算基准四维向量匹配存储至驾驶区核心控制单元37,乘客区最优掩蔽声与客观参数计算基准四维向量匹配存储至乘客区核心控制单元33。
当大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统使用时,由车内驾驶区声环境采集装置1和车内乘客区声环境采集装置2中的传声器采集车内噪声信号,其中驾驶区1号传声器1a、乘客区2号传声器2a和3号传声器2b采集的噪声信号经过前置放大器3d放大后送入型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片3c中的ADC转换模块行转换;转换后的数字噪声信号送入型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a中进行处理,在型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片3a中的驾驶区客观评价指标计算子单元36和乘客区客观评价指标计算子单元32计算各声品质客观评价指标(响度,粗糙度,尖锐度,抖动度)后,在驾驶区客观评价指标计算子单元36和乘客区客观评价指标计算子单元32计算后得出客观综合四维评价向量;将客观综合四维评价向量分别与对应存储的各典型工况客观参数计算基准四维向量进行欧式距离计算,在误差小于10%的情况下,分别利用驾驶区核心控制单元37和乘客区核心控制单元33查找驾驶区和乘客区中所存储的掩蔽声与客观综合评价匹配关系,由其对应传递给驾驶区掩蔽声选取子单元38和乘客区掩蔽声选取子单元34,在掩蔽声族谱存储装置6中选取出待播掩蔽声音频数据文件,经驾驶区掩蔽声选取子单38和乘客区掩蔽声选取子单元34传递回给驾驶区掩蔽声选取子单元38和乘客区掩蔽声选取子单元34;并最终驾驶区内发给1号扬声器4a、2号扬声器4b,乘客区内发送给3号扬声器5a、4号扬声器5b、5号扬声器5c、6号扬声器5d、7号扬声器5e与8号扬声器5f,驱动驾驶区扬声器组合装置4、乘客区扬声器组合装置5发声控制车内声品质。
二.参阅图4,大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法包括步骤如下:
1.客车行驶状态设计
(1)参考国家现行《公路工程技术标准》选择测试车辆行驶的等级路面,根据使用任务、功能和适用的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路与四级公路共五个等级;本技术方案中测试路段选择为三级公路,即一般能适应按各种车辆折合成载重汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下,为沟通县及县以上城市的一般干线公路;
(2)设计选取4个有代表性的车辆行驶工况,分别为怠速、20km/h、40km/h和60km/h的工况;
(3)选取车辆乘载状态为空载、半载和全载三种情况;
(4)选取车窗闭合状况为驾驶员左侧窗户闭合和开启两种情况;
则共需要采集共24种声环境。
2.车内声环境采集装置布置
参阅图1-1与图1-2,将车内驾驶区声环境采集装置1、车内乘客区声环境采集装置2分别布置在驾驶区和乘客区,1号传声器1a、2号传声器2a和3号传声器2b离车厢壁和座椅垫不低于150mm;传声器指向车辆行驶方向,安装牢固避免振动影响测试结果,具体位置为驾驶区布置1号传声器1a、乘客区布置2号传声器2a与3号传声器2b。
驾驶区的1号传声器1a测点为驾驶座椅测点,将座椅靠背调节至垂直位置,具体位置为座椅纵向对称轴与座椅靠背垂直对称轴交点右侧,即靠近汽车纵向轴线一侧0.2±0.02m处,高度为高于座椅坐垫表面0.7±0.05m;
乘客区的2号传声器2a测点为站立点,站立点为车厢两条对称轴交点,其垂直高度为地板上方1.6±0.1m;
乘客区的3号传声器2b测点为客车最后一排左起第二个座椅测点,具体位置为座椅纵向对称轴与座椅靠背垂直对称轴交点右侧,即靠近汽车纵向轴线一侧0.2±0.02m处,高度为高于座椅坐垫表面0.7±0.05m。
3.典型声环境客观评价向量计算
利用响度N、尖锐度S、抖动度F、粗糙度R四个车内声品质评价的常用客观心理声学参数,在24个不同的声音环境下对这四个声学参数进行四维空间上的向量标定;上述各参数计算公式如下:
1)提取分帧加窗处理后的样本进行响度N计算:
响度N为频带特征响度之和,单位sone,计算公式如下:
Figure BDA0002741806000000141
式中:N′是特征频带响度,单位sone;
特征频带响度N′,单位sone,计算公式如下:
N′=0.08(ETQ/E0)0.28[(0.5+E/ETQ)0.23-1] (2)
式中:N′是特征频带响度;
ETQ为与听阈对应的激励;
E为声信号对应的激励;
E0为激励,与参考声强I0=10-12w/m2相对应;
2)提取分帧加窗处理后的样本进行尖锐度S计算:
采用Zwicker模型来计算尖锐度S,其数学模型以响度模型为基础,数学公式如下:
Figure BDA0002741806000000142
式中:S是尖锐度,单位acum;
k是加权系数,k取0.11;
N是总响度值,单位sone;
N′(z)是z号Bark域内的特征响度,单位sone;
3)提取分帧加窗处理后的样本进行粗糙度R计算:
利用噪声的调制频率fmod和个特征频带内的激励级差ΔLE(z)来计算粗糙度,公式为:
Figure BDA0002741806000000143
式中:R是粗糙度,单位asper;
fmod是调制频率;
ΔLE(z)为声信号激励级的变化量,定义为:
Figure BDA0002741806000000144
式中:N′max(z)和N′min(z)分别表示特征响度的最大值和最小值;
4)提取分帧加窗处理后的样本进行抖动度F计算:
Zwicker抖动度计算模型为:
Figure BDA0002741806000000151
其中,F表示抖动度,单位vacil;
f0表示调制基频;
经过上述数学计算后,对所得到的四个客观心理声学参数各值进行四维空间的向量标定,计算公式如下
Figure BDA0002741806000000152
其中:
a0表示响度,单位sone;
b0表示尖锐度,单位acum;
c0表示粗糙度,单位asper;
d0表示抖动度,单位vacil;
l0表示客观参数计算基准值;
4.构建掩蔽声族谱
掩蔽声的选择要综合考虑掩蔽声类型、内容、情感多种因素,在充分考虑了音乐信号频谱成分、表演乐器形式、音乐感情与音乐内容的背景文化因素后,选取多个流派,每个流派中挑选1-2首具有代表性的掩蔽声组成掩蔽声族谱。
5.通过主观评价实验优选掩蔽声
所述的主观评价实验优选掩蔽声的具体步骤如下:
1)选取主观评价人员:
大多数心理声学的评价试验在评价主体数量上,具有20名及20名以上的主观评价者就可以得出比较准确的声学评价结果;主观评价人员组成需考虑覆盖不同的地域、职业、性别、年龄、文化背景和生活习惯;
2)实验前培训:
通过培训让主观评价人员熟悉实验场所及环境,并为主观评价人员讲解实验流程及评审指标的含义;
3)确定声品质主观评价指标:
评价指标为声环境舒适度,其描述车内声音对驾乘人员造成的干扰、扰乱的程度,需要主观评价人员对存在车内声环境的舒适程度进行打分;
4)确定评价方法:
以声环境舒适度为指标,由主观评价人员采用数值估计法进行声环境样本打分评价;
5)实验进行过程:
在步骤1中所述的24种声环境下利用驾驶区扬声器组合装置4、乘客区扬声器组合装置5分别于驾驶区和乘客区播放掩蔽声,为了保证实验的成功进行,同时为了避免参与试听的主观评价人员产生疲劳感,本次实验的评价样本为在不同车内声环境下掩蔽声的播放样本,每个截取的播放时长为120s。
在实验进行过程中,给主观评价人员依次播放每个样本,为了保证在每个样本播放完成之后主观评价人员能够有时间做出相应的打分评价,并且主观评价人员能够在打分过程修改之前的分数,样本之间的回放间隔时间为10s。
在实验结束之后,计算平均值,在驾驶区及乘客区进行主观评价,分别选取评分较高的掩蔽声,分区选择某个声环境下得分最高的掩蔽声为该声环境下的最优掩蔽声;
6.大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统配对存储
每一种客车工况下的车内声环境经过客观评价指标(响度,粗糙度,尖锐度,抖动度)都得到一个四维空间上的向量,将该数值和通过主观评价实验优选掩蔽声步骤中与其对应的最优掩蔽声成对地存储于SD存储器6a内,形成不同典型工况下车内声环境-最优掩蔽声映射族谱。
7.大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统实际使用
1)通过车内驾驶区声环境采集装置1、车内乘客区声环境采集装置2分别采集车内驾驶区和乘客区噪声,并按照典型声环境客观评价向量计算步骤中的方法,计算当前的4个客观参数;
2)在客观评价四维空间中,计算当前客观评价向量与此前标定的24个声环境中的最近欧式距离;
两个向量欧氏距离计算公式为:
Figure BDA0002741806000000161
其中:a1、b1、c1、d1;a0、b0、c0、d0分别是四个客观评价指标:响度、尖锐度、抖动度、粗糙度的实际测量值;计算值基准;
误差计算公式为:
Figure BDA0002741806000000162
式中:e为两个向量欧氏距离计算误差;
3)确定与当前声环境最接近的标定向量,则播放存储于SD存储器6a的声环境标定向量所配对的掩蔽声;
8.最优掩蔽声族谱实时更新
1)停机更新充实更多的车内声音环境、添加更多的掩蔽声,重新离线训练存储;
2)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统使用中,当某次欧式距离计算结果与计算值基准的标定向量误差大于10%,存储搜集该声环境,以便下一次离线补充;
3)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统中存储的声环境若5天的时间段内使用次数少于10次,则进行标记,不再进行向量欧式距离计算比较。
实施例
1.客车行驶状态设计
选取4个有代表性的车辆行驶工况,分别为怠速、20km/h、40km/h和60km/h的工况,选取车辆乘载状态为空载、半载和全载三种情况,选取车窗闭合状况为驾驶员左侧窗户闭合和开启两种情况。则共需要采集共24种声环境;
2.车内声环境采集装置布置
被试车辆选取为一汽客车大连客车厂解放牌CA6125SH9,参阅图1-1和图1-2所示,车内驾驶区声环境采集装置1、车内乘客区声环境采集装置2分别采集车内驾驶区和乘客区噪声,具体位置为驾驶区布放1号传声器1a、乘客区布放2号传声器2a和3号传声器2b。
采用AWA6270B噪声频谱分析仪与SONY-D50数码声信号采集设备进行车内噪声信号采集,采样率为44.1KHz。在上述24种典型工况下对上述3个测量点进行信号采集与声压级测量。
3.典型声环境客观评价向量计算
利用响度N、尖锐度S、抖动度F、粗糙度R四个车内声品质评价的常用客观心理声学参数,在24个不同的声环境下对这四个声学参数进行四维空间上的向量标定;
本文利用LMS test.lab软件计算整个时域信号各心理声学参数的时域平均值;将各声信号的心理声学参数逐一计算,统计各参数值,表1为各声环境的心理声学参数的计算结果;
表1各声信号心理声学参数计算结果
Figure BDA0002741806000000171
经过上述计算后,对所得到的四个客观心理声学参数各值进行四维空间的向量标定;
4.构建掩蔽声族谱
掩蔽声的选择要综合考虑掩蔽声类型、内容等多种因素,在充分考虑了音乐信号频谱成分、表演乐器形式、音乐感情与音乐内容的背景文化等因素后,选取电子、流行、乡村、爵士、轻音乐共5个流派,每个流派中挑选2首具有代表性的掩蔽声共10首组成掩蔽声族谱。
表2掩蔽声选取具体曲目
Figure BDA0002741806000000181
5.通过主观评价实验优选掩蔽声
a.选取主观评价人员:
选取30名人员作为声品质主观评价主体,乘客区评价人员中男女的比例为1:1,年龄在18~70岁之间,有驾驶经验的主观评价人员的数量与无驾驶经验的主观评价人员的数量比例为1:1;驾驶区评价人员中男女的比例为3:1,年龄在30~50岁之间,且均获得A1驾驶证,驾驶经验丰富;
b.实验前培训:
通过培训让主观评价人员熟悉实验场所及环境,并为主观评价人员讲解实验流程及评审指标的含义。
c.确定声品质主观评价指标:
评价指标为声环境舒适度,其描述车内声音对乘坐人员造成的干扰、扰乱的程度,要求主观评价人员对存在车内声环境的舒适程度进行打分。
d.确定评价方法:
以声环境舒适度为指标,由主观评价人员采用数值估计法1-10分进行声环境样本打分评价;
Figure BDA0002741806000000191
e.实验进行过程:
本次实验的评价样本为在不同车内声音环境下掩蔽声的播放样本,每个截取的播放时长为120s。
在实验进行过程中,给主观人员依次播放每个样本,样本之间的回放间隔时间为10s。在实验结束之后,计算平均值;在驾驶区及乘客区进行主观评价,分别选取评分较高的掩蔽声,分区选择某个声环境下得分最高的掩蔽声为该声环境下的最优掩蔽声;
6.大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统配对存储
每一种客车典型工况下的车内声环境经过客观评价指标(响度,粗糙度,尖锐度,抖动度)都得到一个四维空间上的向量,将该数值和客观评价实验中与其对应的最优掩蔽声成对存储于SD存储器6a内,形成不同典型车况下车内声环境-最优掩蔽声映射族谱,如实验客车处于半载、车窗关闭且以20km/h匀速行驶时,驾驶区最优掩蔽声为“红玫瑰”,乘客区最优掩蔽声为“一个美国人在巴黎”;
7.大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统实际使用
通过车内驾驶区声环境采集装置1、车内乘客区声环境采集装置2分别采集车内驾驶区和乘客区噪声,并按照典型声环境客观评价向量计算步骤中的方法,在客观评价四维空间中,计算当前客观评价向量与此前标定的24个声环境中的最近欧式距离;确定与当前声环境最接近的标定向量,则播放存储于SD存储器6a的声环境标定向量所配对的掩蔽声;
8.最优掩蔽声族谱实时更新
本次大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统使用中,欧式距离计算结果与计算值基准的标定向量误差均小于10%,无需存储搜集下该声环境。

Claims (10)

1.一种大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法包括如下步骤:
1)客车行驶状态设计;
2)车内声环境采集装置布置;
3)典型声环境客观评价向量计算;
4)构建掩蔽声族谱:
掩蔽声的选择要综合考虑掩蔽声类型、内容、情感多种因素,在充分考虑了音乐信号频谱成分、表演乐器形式、音乐感情与音乐内容的背景文化因素后,选取多个流派,每个流派中挑选1~2首具有代表性的掩蔽声组成掩蔽声族谱;
5)通过主观评价实验优选掩蔽声;
6)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统配对存储:
每一种客车工况下的车内声环境经过客观评价指标即响度、粗糙度、尖锐度与抖动度都得到一个四维空间上的向量,将该数值和通过主观评价实验优选掩蔽声步骤中与其对应的最优掩蔽声成对地存储于SD存储器(6a)内,形成不同典型工况下车内声环境-最优掩蔽声映射族谱;
7)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统实际使用;
8)最优掩蔽声族谱实时更新。
2.按照权利要求1所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的客车行驶状态设计是指:
(1)参考国家现行《公路工程技术标准》选择测试车辆行驶的等级路面,根据使用任务、功能和适用的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路与四级公路共五个等级;本技术方案中测试路段选择为三级公路,即一般能适应按各种车辆折合成载重汽车的年平均昼夜交通量为2000辆以下,为沟通县及县以上城市的一般干线公路;
(2)设计选取4个有代表性的车辆行驶工况,分别为怠速、20km/h、40km/h与60km/h的工况;
(3)选取车辆乘载状态为空载、半载和全载三种情况;
(4)选取车窗开合状况为驾驶员左侧窗户闭合与开启两种情况;
则共需要采集共24种声音环境。
3.按照权利要求1所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的车内声环境采集装置布置是指:
将车内驾驶区声环境采集装置(1)、车内乘客区声环境采集装置(2)分别布置在驾驶区和乘客区,1号传声器(1a)、2号传声器(2a)和3号传声器(2b)离车厢壁和座椅垫不低于150mm;传声器指向车辆行驶方向,安装牢固避免振动影响测试结果;具体位置为驾驶区布置1号传声器(1a)、乘客区布置2号传声器(2a)与3号传声器(2b);
驾驶区的1号传声器(1a)测点为驾驶座椅测点,将座椅靠背调节至垂直位置,具体位置为座椅纵向对称轴与座椅靠背垂直对称轴交点右侧,即靠近汽车纵向轴线一侧0.2±0.02m处,高度为高于座椅坐垫表面0.7±0.05m;
乘客区的2号传声器(2a)测点为站立点,站立点为车厢两条对称轴交点,其垂直高度为地板上方1.6±0.1m;
乘客区的3号传声器(2b)测点为客车最后一排左起第二个座椅测点,具体位置为座椅纵向对称轴与座椅靠背垂直对称轴交点右侧,即靠近汽车纵向轴线一侧0.2±0.02m处,高度为高于座椅坐垫表面0.7±0.05m。
4.按照权利要求1所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的典型声环境客观评价向量计算是指:
利用响度N、尖锐度S、抖动度F、粗糙度R四个车内声品质评价的常用客观心理声学参数,在24个不同的声音环境下对这四个声学参数进行四维空间上的向量标定;上述各参数计算公式如下:
1)提取分帧加窗处理后的样本进行响度N计算:
响度N为频带特征响度之和,单位sone,计算公式如下:
Figure FDA0002741805990000021
式中:N′是特征频带响度,单位sone;
特征频带响度N′,单位sone,计算公式如下:
N′=0.08(ETQ/E0)0.28[(0.5+E/ETQ)0.23-1] (2)
式中:N′是特征频带响度;
ETQ为与听阈对应的激励;
E为声信号对应的激励;
E0为激励,与参考声强I0=10-12w/m2相对应;
2)提取分帧加窗处理后的样本进行尖锐度S计算:
采用Zwicker模型来计算尖锐度S,其数学模型以响度模型为基础,数学公式如下:
Figure FDA0002741805990000031
式中:S是尖锐度,单位acum;
k是加权系数,k取0.11;
N是总响度值,单位sone;
N′(z)是z号Bark域内的特征响度,单位sone;
3)提取分帧加窗处理后的样本进行粗糙度R计算:
利用噪声的调制频率fmod和个特征频带内的激励级差ΔLE(z)来计算粗糙度,公式为:
Figure FDA0002741805990000032
式中:R是粗糙度,单位asper;
fmod是调制频率;
ΔLE(z)为声信号激励级的变化量,定义为:
Figure FDA0002741805990000033
式中:N′max(z)和N′min(z)分别表示特征响度的最大值和最小值;
4)提取分帧加窗处理后的样本进行抖动度F计算:
Zwicker抖动度计算模型为:
Figure FDA0002741805990000034
其中,F表示抖动度,单位vacil;
f0表示调制基频;
经过上述数学计算后,对所得到的四个客观心理声学参数各值进行四维空间的向量标定,计算公式如下
Figure FDA0002741805990000035
其中:
a0表示响度,单位sone;
b0表示尖锐度,单位acum;
c0表示粗糙度,单位asper;
d0表示抖动度,单位vacil;
l0表示客观参数计算基准值。
5.按照权利要求1所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的通过主观评价实验优选掩蔽声是指:
1)选取主观评价人员:
大多数心理声学的评价试验在评价主体数量上,具有20名及20名以上的主观评价者就可以得出比较准确的声学评价结果;主观评价人员组成需考虑覆盖不同的地域、职业、性别、年龄、文化背景和生活习惯;
2)实验前培训:
通过培训让主观评价人员熟悉实验场所及环境,并为主观评价人员讲解实验流程及评审指标的含义。
3)确定声品质主观评价指标:
评价指标为声环境舒适度,其描述车内声音对驾乘人员造成的干扰、扰乱的程度,需要主观评价人员对存在车内声环境的舒适程度进行打分。
4)确定评价方法:
以声环境舒适度为指标,由主观评价人员采用数值估计法进行声环境样本打分评价。
5)实验进行过程:
在24种声环境下利用驾驶区扬声器组合装置(4)、乘客区扬声器组合装置(5)分别于驾驶区和乘客区播放掩蔽声,为了保证实验的成功进行,同时为了避免参与试听的主观评价人员产生疲劳感,实验的评价样本为在不同车内声环境下掩蔽声的播放样本,每个截取的播放时长为120s;
在实验进行过程中,给主观评价人员依次播放每个样本,为了保证在每个样本播放完成之后主观评价人员能够有时间做出相应的打分评价,并且主观评价人员能够在打分过程修改之前的分数,样本之间的回放间隔时间为10s;
在实验结束之后,计算平均值,在驾驶区及乘客区进行主观评价,分别选取评分较高的掩蔽声,分区选择某个声环境下得分最高的掩蔽声为该声环境下的最优掩蔽声。
6.按照权利要求1所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统实际使用是指:
1)通过车内驾驶区声环境采集装置(1)、车内乘客区声环境采集装置(2)分别采集车内驾驶区和乘客区噪声,并按照典型声环境客观评价向量计算步骤中的方法,计算当前的4个客观参数;
2)在客观评价四维空间中,计算当前客观评价向量与此前标定的24个声环境中的最近欧式距离;
两个向量欧氏距离计算公式为:
Figure FDA0002741805990000051
其中:a1、b1、c1、d1;a0、b0、c0、d0分别是四个客观评价指标:响度、尖锐度、抖动度、粗糙度的实际测量值;计算值基准;
误差计算公式为:
Figure FDA0002741805990000052
式中:e为两个向量欧氏距离计算误差;
3)确定与当前声环境最接近的标定向量,则播放存储于SD存储器(6a)的声环境标定向量所配对的掩蔽声。
7.按照权利要求1所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制方法,其特征在于,所述的最优掩蔽声族谱实时更新是指:
1)停机更新充实更多的车内声音环境、添加更多的掩蔽声,重新离线训练存储;
2)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统使用中,当某次欧式距离计算结果与计算值基准的标定向量误差大于10%,存储搜集该声环境,以便下一次离线补充;
3)大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统中存储的声环境若5天的时间段内使用次数少于10次,则进行标记,不再进行向量欧式距离计算比较。
8.一种大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统,其特征在于,所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统包括车内驾驶区声环境采集装置(1)、车内乘客区声环境采集装置(2)、车内声品质分区优化控制装置(3)、驾驶区扬声器组合装置(4)、乘客区扬声器组合装置(5)与掩蔽声族谱存储装置(6);
所述的车内驾驶区声环境采集装置(1)包括型号为声望MPA201的1号传声器(1a);
所述的车内乘客区声环境采集装置(2)包括型号为声望MPA201的2号传声器(2a)与3号传声器(2b);
所述的车内声品质分区优化控制装置(3)包括型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)、型号为TPA3116D2的声功率放大器(3b)、型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片(3c)和型号为声望MA418的前置放大器(3d);
所述的驾驶区扬声器组合装置(4)包括1号扬声器(4a)、2号扬声器(4b);
所述的乘客区扬声器组合装置(5)包括3号扬声器(5a)、4号扬声器(5b)、5号扬声器(5c)、6号扬声器(5d)、7号扬声器(5e)与8号扬声器(5f);1号扬声器(4a)至8号扬声器(5f)均采用型号为infidi-Y1650的同轴全频车载扬声器,最大功率为100W;在车内驾驶区分布置1号扬声器(4a)与2号扬声器(4b),在乘客区布置3号扬声器(5a)、4号扬声器(5b)、5号扬声器(5c)、6号扬声器(5d)、7号扬声器(5e)与8号扬声器(5f);
所述的掩蔽声族谱存储装置(6)包括SD存储器(6a)、FLASH存储器(6b)与SDRAM片外内存(6c);
1号传声器(1a)、2号传声器(1b)、3号传声器(1c)的输出端与前置放大器(1d)输入端电线连接,型号为声望MA418的前置放大器(1d)的输出端和型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片(3c)的输入端MICIN电线连接;
1号扬声器(4a)至8号扬声器(5f)的输入端和型号为TPA3116D2的声功率放大器(3b)的输出端BSPR电线连接,型号为TPA3116D2的声功率放大器(3b)的输入端INPR与型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片(3c)的输出端RHPOUT电线连接,型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片(3c)的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的输出端电线连接;
SD存储器(6a)插入安全数码卡SD卡卡槽内,与车内声品质分区优化控制装置(3)中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的串行外围接口SPI电线连接,FLASH存储器(6b)、SDRAM片外内存(6c)的输出端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的输入端电线连接。
9.按照权利要求8所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统,其特征在于,所述的型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片(3c)的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的输出端电线连接是指:
所述的型号为TLV320AIC23的音频编/解码芯片(3c)包括有模数转换ADC模块和数模转换DAC模块;
型号为TLV320AIC23音频编/解码芯片(3c)的模数转换ADC模块的输出端、数模转换DAC模块的输入端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的多通道缓冲串口电线连接,即型号为TLV320AIC23音频控制芯片(3c)的引脚SCLK、引脚SDIN、引脚DIN、引脚DOUT、引脚LRCOUT、引脚LRCIN与引脚BCLK依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的引脚SCLA、引脚SDAA、引脚MDXA、引脚MDRA、引脚MFSRA、引脚MFSXA、引脚MCLKRA与引脚MCLKXA电线连接;其中型号为TLV320AIC23音频控制芯片(3c)的引脚BCLK同时和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的引脚MCLKRA与引脚MCLKXA电线连接。
10.按照权利要求8所述的大型客车车内声功能分区自适应声品质控制系统,其特征在于,所述的SD存储器(6a)插入安全数码卡SD卡卡槽内,与车内声品质分区优化控制装置(3)中的型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的串行外围接口SPI电线连接是指:
SD存储器(6a)的引脚DATA3、引脚DATA2、引脚DATA1、引脚DATA0、引脚CMD与引脚CLK依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的引脚FSXI/DAT3、引脚FSRI/DAT2、引脚DRI/DAT1、引脚CLKX1/DAT0、引脚CLKRI/CMDI与引脚DXI/CLKI电线连接;
所述的FLASH存储器(6b)、SDRAM片外内存(6c)的输出端和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的输入端电连接是指:
FLASH存储器(6b)的引脚D[15-0]、引脚A[13-0]、引脚IOE、引脚IWE与引脚ICE依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的引脚D[15-0]、引脚A[13-0]、引脚IAOE、引脚IAWE与引脚ICEI电线连接;
SDRAM片外内存(6c)的引脚DAT0、引脚CLK、引脚CMD与引脚CD依次和型号为TMS320VC5509的数字信号控制器芯片(3a)的引脚SPISOMI、引脚SPICLK、引脚SPISIMO与引脚SPISTEn电线连接。
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