摘要：本文介紹了一種新的對(duì)車載音響系統(tǒng)產(chǎn)生的音質(zhì)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)的方法。該方法采用了可聽(tīng)化技術(shù)，可以將汽車本身產(chǎn)生的噪聲加入到主觀評(píng)價(jià)中，對(duì)不同品牌汽車的音響系統(tǒng)進(jìn)行聽(tīng)力測(cè)試時(shí)進(jìn)行分析。本文介紹了該主觀測(cè)試的具體流程，并著重于問(wèn)卷中問(wèn)題的選擇和所采用的權(quán)重。該方法的主要?jiǎng)?chuàng)新在于，簡(jiǎn)化了音響系統(tǒng)客觀評(píng)價(jià)的工作量和難度，并且評(píng)估結(jié)果具有較高的可信度。

關(guān)鍵詞：車載音響系統(tǒng);聲學(xué)性能指數(shù);聽(tīng)力測(cè)試;主觀評(píng)價(jià)

1引言

汽車音響系統(tǒng)的評(píng)估通常是結(jié)合客觀測(cè)量和主觀聽(tīng)力測(cè)試來(lái)完成[1]。后者的工作量較大且評(píng)估結(jié)果存在較大差異性，因?yàn)槭茉囌弑仨氉诿枯v車上，評(píng)估通過(guò)音響系統(tǒng)播放的預(yù)定義音樂(lè)樣本。而且忽略了發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎產(chǎn)生的噪音，主觀評(píng)價(jià)一般是在發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行的[2]。通過(guò)使用可聽(tīng)化技術(shù)可以對(duì)不同車輛的音響系統(tǒng)進(jìn)行比較主觀評(píng)價(jià)[3]，主觀評(píng)價(jià)中使用的音軌不記錄在車廂內(nèi)，而是通過(guò)將原始信號(hào)與雙耳信號(hào)進(jìn)行卷積，由此來(lái)重建先前為音響系統(tǒng)的每個(gè)通道測(cè)量的脈沖響應(yīng)，加上汽車的噪聲，也基于平均噪聲譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)量進(jìn)行合成。本論文的主要工作是介紹該方法的具體流程并對(duì)其進(jìn)行分析，以完善研究過(guò)程中的目標(biāo)[4]。

2主觀評(píng)價(jià)方法

2.1車內(nèi)噪聲的測(cè)量

在測(cè)試的9輛車中，對(duì)每輛車在不同速度下的車內(nèi)噪聲進(jìn)行了初步測(cè)量。試驗(yàn)在公路上進(jìn)行，速度分別為90、120和140 km/h。聲音信號(hào)收集話筒安裝在駕駛員軀干模特身上，放置在駕駛員一側(cè)的座椅上。話筒通過(guò)一個(gè)聲級(jí)計(jì)連接到一個(gè)DAT記錄器上。每個(gè)磁帶上都記錄了一個(gè)初步的94 dB，1kHz的校準(zhǔn)信號(hào)。在每種車速下，為每輛車記錄20分鐘的聲音樣本。在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，通過(guò)實(shí)時(shí)分析儀回放和分析DAT記錄，并將1/3倍頻程光譜存儲(chǔ)到磁盤并轉(zhuǎn)換為電子表格。背景噪聲記錄沒(méi)有直接與可聽(tīng)信號(hào)混合，噪聲信號(hào)具有所需的頻譜，被用作形成人工背景噪聲的成形濾波器。

2.2系統(tǒng)脈沖響應(yīng)的測(cè)量

對(duì)于聽(tīng)者的給定位置，必須測(cè)量4個(gè)脈沖響應(yīng)，從每個(gè)通道到聽(tīng)者頭部?jī)蓚?cè)的耳朵。脈沖響應(yīng)測(cè)量采用MLS發(fā)生器和去卷積器，用于從麥克風(fēng)信號(hào)記錄中恢復(fù)脈沖響應(yīng)，兩者均以44.1 kHz的采樣頻率運(yùn)行。該信號(hào)來(lái)自于筆記本電腦中16位音板的輸出，通過(guò)插入每輛車的音樂(lè)播放機(jī)中的電磁耦合器輸入音響系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)該耦合器引入了不均勻的頻率響應(yīng)，但通過(guò)適當(dāng)?shù)哪鏋V波器很容易均衡測(cè)量結(jié)果，從而消除這種影響。使用雙耳仿真頭記錄信號(hào)，將其放置在駕駛員位置，并利用筆記本電腦的線路輸入端口，對(duì)通過(guò)自制前置放大器適當(dāng)預(yù)放大的麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行采樣。

由于在這種情況下，每個(gè)脈沖響應(yīng)相對(duì)于其他脈沖響應(yīng)的絕對(duì)延遲和增益非常重要，因此測(cè)量時(shí)將單個(gè)麥克風(fēng)連接到電腦右聲道輸入中，而左聲道輸入直接連接到信號(hào)輸出，通過(guò)這種方式，每個(gè)測(cè)得的立體聲脈沖響應(yīng)在左聲道上始終包含相同的電環(huán)回信號(hào)，具有最大振幅和恒定延遲，在右聲道上包含測(cè)得的脈沖響應(yīng)，具有適當(dāng)?shù)难舆t和相對(duì)振幅。剝離左聲道信息后，將4個(gè)測(cè)得的脈沖響應(yīng)信號(hào)打包成兩個(gè)立體聲脈沖信號(hào)，并以WAV格式進(jìn)行保存。

3信號(hào)處理

3.1聲場(chǎng)可聽(tīng)化

信號(hào)處理由三個(gè)不同的步驟組成：卷積、噪聲疊加和向受試者回放。第一步是使用新的卷積器軟件來(lái)完成的，該軟件允許立體聲原始信號(hào)與兩個(gè)獨(dú)立的立體聲脈沖響應(yīng)信號(hào)同時(shí)卷積，因此整個(gè)過(guò)程快速可靠，分析結(jié)果可以立即收聽(tīng)，或以WAV格式文件保存在新文件中。原始信號(hào)是各種音樂(lè)的樣本，從商業(yè)數(shù)字CD傳輸?shù)接脖P中。通常情況下，為測(cè)試選擇的聲音樣本長(zhǎng)度在30秒到1分鐘之間。

3.2背景噪聲模擬

卷積完成后，利用聲音編輯程序的標(biāo)準(zhǔn)功能生成等效背景噪聲，我們首先生成“空間立體聲”噪聲，然后應(yīng)用適當(dāng)?shù)念l率濾波，直到以90 km/h的速度計(jì)算出的1/3倍頻程譜，誤差接近測(cè)量值的±1 dB。同時(shí)考慮到整體信號(hào)振幅，卷積信號(hào)與背景噪聲混合，從而將受試者耳朵處音樂(lè)的絕對(duì)等效聲壓級(jí)調(diào)整為90 dB。

在聽(tīng)重構(gòu)信號(hào)時(shí)，與音樂(lè)相比，發(fā)現(xiàn)背景噪音似乎太高了，這是因?yàn)槲覀兊拇竽X在開(kāi)車時(shí)只專注于音樂(lè)，而忽略了環(huán)境噪音，為了讓每個(gè)人都能記住他在真實(shí)汽車上的聆聽(tīng)體驗(yàn)，噪音比真實(shí)汽車低得多。

3.3主觀評(píng)價(jià)系統(tǒng)

為了向受試者呈現(xiàn)重建的聲音信號(hào)，采用了兩種再現(xiàn)系統(tǒng)：第一種是使用揚(yáng)聲器，第二種是使用耳機(jī)。為了不影響評(píng)價(jià)結(jié)果，需要對(duì)每只耳朵進(jìn)行適當(dāng)?shù)木猓瑢?duì)于耳機(jī)，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)木釬IR濾波器對(duì)每只耳朵的信號(hào)進(jìn)行卷積來(lái)完成，而揚(yáng)聲器再現(xiàn)系統(tǒng)需要串?dāng)_消除方案，這是為了避免來(lái)自左揚(yáng)聲器的信號(hào)到達(dá)右耳，或者右揚(yáng)聲器的信號(hào)到達(dá)左耳。

為了使聲音樣本的播放過(guò)程自動(dòng)化，并表達(dá)對(duì)每個(gè)聲音樣本的主觀判斷，開(kāi)發(fā)了一個(gè)軟件工具平臺(tái)。采用WAV播放器配備圖形界面，用于收集對(duì)一組預(yù)定義問(wèn)題的回答。WAV文件和一系列主觀題存儲(chǔ)在ASCII文件中，因此同一程序可用于不同的主觀測(cè)試。每個(gè)問(wèn)題都表示為兩個(gè)反命題術(shù)語(yǔ)（如愉快-不愉快），測(cè)試者必須在它們之間進(jìn)行選擇標(biāo)記，以5段為尺度。因此，每個(gè)響應(yīng)都由一個(gè)數(shù)值表示，范圍在1（最差）到5（最好）之間;3表示反應(yīng)在中間。

4結(jié)論

對(duì)主觀結(jié)果的初步分析表明，可聽(tīng)化技術(shù)使得利用汽車之間的差異成為可能，因?yàn)槠渌赡苡绊懼饔^結(jié)果的因素保持絕對(duì)不變。與直接進(jìn)行雙耳記錄的傳統(tǒng)技術(shù)相比，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需的總時(shí)間大大減少。通過(guò)對(duì)測(cè)量的脈沖響應(yīng)進(jìn)行數(shù)字濾波，直接評(píng)估對(duì)音響系統(tǒng)的任意修改對(duì)音質(zhì)的影響，以確定其最優(yōu)的特性。主觀結(jié)果與已知的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致，該標(biāo)準(zhǔn)要求車廂內(nèi)的低噪聲、合理平坦的頻率響應(yīng)、無(wú)失真以及頻率響應(yīng)向低頻的廣泛擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王若波.關(guān)于音響系統(tǒng)的音質(zhì)評(píng)價(jià)方法[J].家庭影院技術(shù)，2016（03）：106-107.

[2]劉永明，劉少卿，李明峻，侯衛(wèi)國(guó).車載音響系統(tǒng)抗振可靠性仿真[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2017（12）：195-198.

[3]曾桂華.車載音響的搭配原則和方法探析[J].時(shí)代汽車，2019（15）：127-128.

[4]郭天嬌，孫越.車載音響單元自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2016（12）：125-128.

作者簡(jiǎn)介：李勝旺（1973-），男，漢族，籍貫吉林省吉林市，大專學(xué)歷，現(xiàn)就職于寧波艾思科汽車音響通訊有限公司，主要從事技術(shù)研發(fā)工作。