CN115035910A - 一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法，在N台车的驾驶员位置布置客观测试测点，进行客观测试，记录测试过程中按键的声音；对记录的声音进行心理声学参数一致性分析以及正态分布统计分析；通过做一元回归分析，得出N台车的按键声音一致性等级；通过傅里叶变换得到声音的主频率，建立频率与心理声学参数模型；测试并记录不同结构的微动开关的按键声音，确定音色和微动开关结构的对应关系，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型；完成微动开关类按键声音一致性评价与音色设计；本发明可以满足微动开关类汽车按键声音的正向和逆向开发，更具有实际的开发意义，且可以让用户对整车舒适性上有更好的体验。

Description

一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法
技术领域
本发明属于汽车零部件设计开发技术领域，具体地，涉及一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法。
背景技术
随着人们对汽车更高品质的要求，人们对汽车一些操作件的感知质量越来越关注。客户在车内进行任何功能操作时都会使用到按键，而当前最常用的就是微动开关类按键，较好的声音质感及按键声音的一致性能够传递出车辆的高档性、舒适性、是客户感到愉悦，从而影响消费者的选择心理，近年来随着汽车行业的发展，越来越多的高端车型开始对一些操作件进行较好的结构选型以及其声音性能的考察，目的就是为了是用户有很好的体验，车内按键也是重点关注的对象。但声音设计本来开始时间比较晚，按键仍处于一个满足功能设计阶段或者是声音的简单评价阶段，有的发明是一种汽车按键类开关声音设计方法，包括：确定开关声音主观评价量表，并对参考样本对应开关声品质感知维度下的客观评价参量量化处理，形成开关声音设计心理声学客观评价参量，最终确定开关声音设计的主观评价及客观评价参量要求。还有是一种汽车按键类开关降噪装置设计，其包括一滑块、一底座和一壳体，是与通过加润滑脂降噪相比，不仅降低成本，缩短装配工时，还能更好的保证批量开关手感的一种设计；也有微动开关的组装机发明专利，包括机架、震动盘、取料机械手、转台和治具等，但上述发明有的是整车声音主客观评价专利，有的是结构专利，而如何针对自己想要的声音来指导结构设计或者是确定结构如何知道整车的一致性表现及音色表现是目前需要解决的问题；因此上述设计均不是针对微动开关类按键的声音一致性及音色设计方法，由此可见，当前还没有关于微动开关类按键声音一致性的评价方法以及音色设计方法。
发明内容
本发明基于整车状态下含微动开关的按键声音的客观测试结果，利用心理声学参数响度和尖锐度分析，通过正态分布方法，统计出按键声音的一致性水平，并根据多台车分析结果，明确微动开关的汽车按键的声音一致性分类等级，提出了一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法：
所述方法具体包括以下步骤：
步骤一：在N台车的驾驶员位置布置客观测试测点，进行客观测试，记录测试过程中按键的声音；
步骤二：对步骤一记录的声音进行心理声学参数一致性分析以及正态分布统计分析；
步骤三：对按键声音进行主观评价并得到主观评价一致性评分结果，将主观评价一致性评分结果以及步骤二得到N台车的正态分布统计分析做一元回归分析，得出N台车的按键声音一致性等级；
步骤四：定义对应不同频率的五种音色，通过傅里叶变换得到声音的主频率，建立频率与心理声学参数模型；
步骤五：测试并记录不同结构的微动开关的按键声音，通过傅里叶变换得到声音的频率，根据步骤四定义的音色，确定音色和微动开关结构的对应关系；结合步骤四中频率与心理声学参数模型，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型；
步骤六：根据步骤三和步骤五，完成微动开关类按键声音一致性评价与音色设计。
进一步地，在步骤一中，
步骤一一、在驾驶员位置布置结合人耳生理结构设计的测试人工头，将人工头紧贴在靠背及头枕上，人工头双耳距座椅椅面高度保证在70±2cm；
对于可调节的座椅，将座椅调整到中间位置，靠背呈90度直角；
步骤一二、试验人员将采集设备安装并连接好后，试验人员坐在副驾驶位置操作按键，反复按压释放三次，车内人工头记录整个过程声音。
进一步地，在步骤一中，
步骤一一、试验人员佩戴头戴式麦克风坐在驾驶员座椅位置，将头部紧贴在靠背及头枕上，双耳距座椅椅面高度保证在70±2cm；
对于可调节的座椅，将座椅调整到中间位置，靠背呈90度直角，
步骤一二、试验人员将采集设备安装并连接好后，试验人员操作按键，反复按压释放三次，头戴式麦克风记录整个过程声音。
进一步地，在步骤二中，
步骤二一、所述心理声学参数包括响度及尖锐度，采用按键的按压工况或释放工况的声音参数结果来进行一致性分析，得出每一个按键声音按压及释放的响度及尖锐度值；
步骤二二、将所有按键的按压或释放声音的响度及尖锐度值通过SPSS进行正态分布统计分析，得到响度和尖锐度值的平均值μ及标准差值σ。
进一步地，在步骤三中，
步骤三一、至少四名专业声音评价人员分别对按键声音一致性进行评价，采用5分制评价，评分标准为：5分为一致性非常好、4分为一致性较好、3分为一致性一般、2分为一致性差、1分为一致性非常差，将评价人员的评分平均值作为评价车辆的按键声音主观一致性评分结果；
步骤三二、回归分析：将步骤二中N台车正态分布结果与主观一致性评分结果一元回归分析，参数变量分别选择标准差σ、[μ-σ，μ+σ]/按键总数、[μ-2σ，μ+2σ]/按键总数以及[μ-3σ，μ+3σ]/按键总数，分别计算出标准差σ与主观评分间的回归方程、[μ-σ，μ+σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程、[μ-2σ，μ+2σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程以及[μ-3σ，μ+3σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程，得到四个参数的回归方程；
步骤三三、利用R2对步骤三二的四个回归方程进行检验，R2越趋近1表示回归方程拟合的越好，R2越趋近0表示回归方程拟合的越差，采用[μ-σ，μ+σ]/ 按键总数这个比例值作为按键声音一致性评价的客观量；
步骤三四、将N台车一致性客观量及主观评分定义一致性等级：A级为[μ-σ，μ+σ]/总数≥75％、B级为65％＜[μ-σ，μ+σ]/总数＜75％。
进一步地，在步骤四中，
步骤四一、定义频率20Hz～500Hz的音色为低沉浑厚，定义频率500Hz～1kHz 的音色为丰满饱满，定义频率1kHz～2kHz的音色为柔和圆润，定义频率 2kHz～3kHz的音色为明亮，定义频率3kHz～5kHz的音色为清脆；
步骤四二、将步骤一客观测试得到的声音数据按压声音截取1s，进行傅里叶变换分析，得到声音的主频率；
步骤四三、将每个按键声音的频率与其计算得到的响度和尖锐度值进行对应，将所有的按键声音频率按照音色定义区间进行划分，根据频率区间将响度和尖锐度值对应到各自的频率区间，得到不同频率区间下的响度和尖锐度区间，建立频率与心理声学参数模型。
进一步地，在步骤五中，
步骤五一、测试不同微动开关的声音，将微动开关置于固定台架上，麦克风距离开关30cm位置，操作微动开关按压和释放工况，反复三次，记录此过程声音；
步骤五二、将所有微动开关台架测试结果进行声音截取，取1s声音信号进行傅里叶变换，得到声音的频率结果，并将频率对应到音色的频率区间中，得到音色和微动开关结构的对应关系；
步骤五三、根据步骤四三得到的频率与心理声学参数模型，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型。
一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
一种车辆，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述任一项所述的汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法。
本发明有益效果
本发明利用心理声学参数响度和尖锐度分析，通过正态分布方法，采用相同的微动开关统计出按键声音的一致性水平，并根据多台车分析结果，明确微动开关的汽车按键的声音一致性分类等级；
本发明在一致性基础上，通过心理声学参数结果与对应频率的关系，找到不同音色频带所对应的响度和尖锐度范围，从而形成包括低沉、丰满、柔和、明亮、清脆等五种音色的心理声学评价模型，再根据不同微动开关工作时声音主频率，将不同的微动开关与不同音色相对应，从而形成了从用户感知(音色)→频率→信号(心理声学参数)→声源(微动开关结构)的整体音色设计方法；
本发明可以满足微动开关类汽车按键声音的正向和逆向开发，更具有实际的开发意义，且可以让用户对整车舒适性上有更好的体验；
本发明既能基于调研得到用户想要的音色特征，针对特征确定使用的微动开关，通过心理声学参数模型预测微动开关在整车状态下的主观表现；也能够基于整车状态下的测试结果，得到心理声学参数得出对应的频率和音色，定义出该车型的音色感知。
附图说明
图1为本发明人工头布置示意图；
图2为本发明的流程图，
图3为本发明的内部通讯结构，其中401为存储器，402为处理器，403为通信接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1至图3。
一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法：
所述方法具体包括以下步骤：
步骤一：在N台车的驾驶员位置布置客观测试测点，进行客观测试，记录测试过程中按键的声音；
步骤二：对步骤一记录的声音进行心理声学参数一致性分析以及正态分布统计分析；
步骤三：对按键声音进行主观评价并得到主观评价一致性评分结果，将主观评价一致性评分结果以及步骤二得到N台车的正态分布统计分析做一元回归分析，得出N台车的按键声音一致性等级；
步骤四：定义对应不同频率的五种音色，通过傅里叶变换得到声音的主频率，建立频率与心理声学参数模型；
步骤五：测试并记录不同结构的微动开关的按键声音，通过傅里叶变换得到声音的频率，根据步骤四定义的音色，确定音色和微动开关结构的对应关系；结合步骤四中频率与心理声学参数模型，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型；
步骤六：根据步骤三和步骤五，完成微动开关类按键声音一致性评价与音色设计。
在步骤一中，
步骤一一、在驾驶员位置布置结合人耳生理结构设计的测试人工头，如图1 所示，将人工头紧贴在靠背及头枕上，人工头双耳距座椅椅面高度保证在70±2 cm；
对于可调节的座椅，将座椅调整到中间位置，靠背呈90度直角，必要时可用安全带进行固定；
步骤一二、试验人员将采集设备安装并连接好后，试验人员坐在副驾驶位置操作按键，反复按压释放三次，车内人工头记录整个过程声音。
在步骤一中，
步骤一一、试验人员佩戴头戴式麦克风坐在驾驶员座椅位置，将头部紧贴在靠背及头枕上，双耳距座椅椅面高度保证在70±2cm；
对于可调节的座椅，将座椅调整到中间位置，靠背呈90度直角，必要时可用安全带进行固定；
步骤一二、试验人员将采集设备安装并连接好后，试验人员操作按键，反复按压释放三次，头戴式麦克风记录整个过程声音。
在步骤二中，
步骤二一、所述心理声学参数包括响度及尖锐度，采用按键的按压工况或释放工况的声音参数结果来进行一致性分析，得出每一个按键声音按压及释放的响度及尖锐度值；
步骤二二、将所有按键的按压或释放声音的响度及尖锐度值通过SPSS进行正态分布统计分析，得到响度和尖锐度值的平均值μ及标准差值σ。
在步骤三中，
步骤三一、至少四名专业声音评价人员分别对按键声音一致性进行评价，采用5分制评价，评分标准为：5分为一致性非常好、4分为一致性较好、3分为一致性一般、2分为一致性差、1分为一致性非常差，将评价人员的评分平均值作为评价车辆的按键声音主观一致性评分结果；
步骤三二、回归分析：将步骤二中N台车正态分布结果与主观一致性评分结果一元回归分析，参数变量分别选择标准差σ、[μ-σ，μ+σ]/按键总数、[μ-2σ，μ+2σ]/按键总数以及[μ-3σ，μ+3σ]/按键总数，分别计算出标准差σ与主观评分间的回归方程、[μ-σ，μ+σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程、[μ-2σ，μ+2σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程以及[μ-3σ，μ+3σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程，得到四个参数的回归方程；
步骤三三、利用R2对步骤三二的四个回归方程进行检验，R2越趋近1表示回归方程拟合的越好，R2越趋近0表示回归方程拟合的越差，锁定[μ-σ，μ+σ] 区间的按键数值占按键总数的比值与主观评价关联度最高，即采用[μ-σ，μ+σ]/ 按键总数这个比例值作为按键声音一致性评价的客观量；
步骤三四、将N台车一致性客观量及主观评分定义一致性等级：A级为[μ-σ，μ+σ]/总数≥75％、B级为65％＜[μ-σ，μ+σ]/总数＜75％。
在步骤四中，
步骤四一、定义频率20Hz～500Hz的音色为低沉浑厚，定义频率500Hz～1kHz 的音色为丰满饱满，定义频率1kHz～2kHz的音色为柔和圆润，定义频率 2kHz～3kHz的音色为明亮，定义频率3kHz～5kHz的音色为清脆；
音色 频率
低沉、浑厚 20Hz～500Hz
丰满、饱满 500Hz～1kHz
柔和、圆润 1kHz～2kHz
明亮 2kHz～3kHz
清脆 3kHz～5kHz
表1音色与频率对照表
步骤四二、将步骤一客观测试得到的声音数据按压声音截取1s，进行傅里叶变换分析，得到声音的主频率；
步骤四三、将每个按键声音的频率与其计算得到的响度和尖锐度值进行对应，将所有的按键声音频率按照音色定义区间进行划分，根据频率区间将响度和尖锐度值对应到各自的频率区间，得到不同频率区间下的响度和尖锐度区间，建立频率与心理声学参数模型。
在步骤五中，
步骤五一、测试不同微动开关的声音，将微动开关置于固定台架上，麦克风距离开关30cm位置，操作微动开关按压和释放工况，反复三次，记录此过程声音；
步骤五二、将所有微动开关台架测试结果进行声音截取，取1s声音信号进行傅里叶变换，得到声音的频率结果，并将频率对应到音色的频率区间中，得到音色和微动开关结构的对应关系；
步骤五三、根据步骤四三得到的频率与心理声学参数模型，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型。
车辆还包括：
通信接口403，用于存储器401和处理器402之间的通信。
存储器401，用于存放可在处理器402上运行的计算机程序。
存储器401可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器 (non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器401、处理器402和通信接口403独立实现，则通信接口403、存储器401和处理器402可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构 (Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
可选的，在具体实现上，如果存储器401、处理器402及通信接口403，集成在一块芯片上实现，则存储器401、处理器402及通信接口403可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器402可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
一种车辆，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述任一项所述的汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法。
以上对本发明所提出的一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法，进行了详细介绍，对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法，其特征在于：
所述方法具体包括以下步骤：
步骤一：在N台车的驾驶员位置布置客观测试测点，进行客观测试，记录测试过程中按键的声音；
步骤二：对步骤一记录的声音进行心理声学参数一致性分析以及正态分布统计分析；
步骤三：对按键声音进行主观评价并得到主观评价一致性评分结果，将主观评价一致性评分结果以及步骤二得到N台车的正态分布统计分析做一元回归分析，得出N台车的按键声音一致性等级；
步骤四：定义对应不同频率的五种音色，通过傅里叶变换得到声音的主频率，建立频率与心理声学参数模型；
步骤五：测试并记录不同结构的微动开关的按键声音，通过傅里叶变换得到声音的频率，根据步骤四定义的音色，确定音色和微动开关结构的对应关系；结合步骤四中频率与心理声学参数模型，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型；
步骤六：根据步骤三和步骤五，完成微动开关类按键声音一致性评价与音色设计。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：在步骤一中，
步骤一一、在驾驶员位置布置结合人耳生理结构设计的测试人工头，将人工头紧贴在靠背及头枕上，人工头双耳距座椅椅面高度保证在70±2cm；
对于可调节的座椅，将座椅调整到中间位置，靠背呈90度直角；
步骤一二、试验人员将采集设备安装并连接好后，试验人员坐在副驾驶位置操作按键，反复按压释放三次，车内人工头记录整个过程声音。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：在步骤一中，
步骤一一、试验人员佩戴头戴式麦克风坐在驾驶员座椅位置，将头部紧贴在靠背及头枕上，双耳距座椅椅面高度保证在70±2cm；
对于可调节的座椅，将座椅调整到中间位置，靠背呈90度直角，
步骤一二、试验人员将采集设备安装并连接好后，试验人员操作按键，反复按压释放三次，头戴式麦克风记录整个过程声音。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于：在步骤二中，
步骤二一、所述心理声学参数包括响度及尖锐度，采用按键的按压工况或释放工况的声音参数结果来进行一致性分析，得出每一个按键声音按压及释放的响度及尖锐度值；
步骤二二、将所有按键的按压或释放声音的响度及尖锐度值通过SPSS进行正态分布统计分析，得到响度和尖锐度值的平均值μ及标准差值σ。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于：在步骤三中，
步骤三一、至少四名专业声音评价人员分别对按键声音一致性进行评价，采用5分制评价，评分标准为：5分为一致性非常好、4分为一致性较好、3分为一致性一般、2分为一致性差、1分为一致性非常差，将评价人员的评分平均值作为评价车辆的按键声音主观一致性评分结果；
步骤三二、回归分析：将步骤二中N台车正态分布结果与主观一致性评分结果一元回归分析，参数变量分别选择标准差σ、[μ-σ，μ+σ]/按键总数、[μ-2σ，μ+2σ]/按键总数以及[μ-3σ，μ+3σ]/按键总数，分别计算出标准差σ与主观评分间的回归方程、[μ-σ，μ+σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程、[μ-2σ，μ+2σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程以及[μ-3σ，μ+3σ]区间的按键数值占按键总数的比值与主观评分间的回归方程，得到四个参数的回归方程；
步骤三三、利用R2对步骤三二的四个回归方程进行检验，R2越趋近1表示回归方程拟合的越好，R2越趋近0表示回归方程拟合的越差，采用[μ-σ，μ+σ]/按键总数这个比例值作为按键声音一致性评价的客观量；
步骤三四、将N台车一致性客观量及主观评分定义一致性等级：A级为[μ-σ，μ+σ]/总数≥75％、B级为65％＜[μ-σ，μ+σ]/总数＜75％。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：在步骤四中，
步骤四一、定义频率20Hz～500Hz的音色为低沉浑厚，定义频率500Hz～1kHz的音色为丰满饱满，定义频率1kHz～2kHz的音色为柔和圆润，定义频率2kHz～3kHz的音色为明亮，定义频率3kHz～5kHz的音色为清脆；
步骤四二、将步骤一客观测试得到的声音数据按压声音截取1s，进行傅里叶变换分析，得到声音的主频率；
步骤四三、将每个按键声音的频率与其计算得到的响度和尖锐度值进行对应，将所有的按键声音频率按照音色定义区间进行划分，根据频率区间将响度和尖锐度值对应到各自的频率区间，得到不同频率区间下的响度和尖锐度区间，建立频率与心理声学参数模型。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于：在步骤五中，
步骤五一、测试不同微动开关的声音，将微动开关置于固定台架上，麦克风距离开关30cm位置，操作微动开关按压和释放工况，反复三次，记录此过程声音；
步骤五二、将所有微动开关台架测试结果进行声音截取，取1s声音信号进行傅里叶变换，得到声音的频率结果，并将频率对应到音色的频率区间中，得到音色和微动开关结构的对应关系；
步骤五三、根据步骤四三得到的频率与心理声学参数模型，建立微动开关结构、频率与心理声学参数模型。
8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种车辆，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现权利要求1至7中任一项所述的汽车微动开关类按键声音一致性评价与音色设计方法。
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