汽车关门声声品质评价方法的研究
汽车噪声声音品质主观评价及控制

前人研究的结果表明,车厢外的噪声向车厢内的传播是按空气传播的规律进行的,具体途径有两个:第一个途径是—通过车厢壁板(包括地板、顶板和四周的壁板),门窗上所有的孔、缝,直接传入车厢内。称之为空气声。第二个途径是—车厢外的声源或振动(源)动,作用于车身壁板,激发壁板振,并向车厢内辐射噪声。称之为固体声.传播过程如下图所示:
第五章主观评价试验及总结。
第二章 噪声产生、传播机理及控制技术
2.1汽车车内噪声的形成
汽车车内噪声指的是行驶汽车车厢内存在的各种噪声。车内噪声极易使乘车人员感到疲劳对汽车的舒适性有着重要影响。从声源来看车内噪声和车外噪声的来源基本相同,即:发动机噪声,进排气噪声,底盘噪声等。这些噪声声源的噪声能经由空气和固体两个途径传进车内,如图2.1所示。
论文结构:
第一章介绍声品质概念的提出,然后简单的介绍声品质在汽车实验技术上的应用技术,汽车NVH实验技术。
第二章介绍了汽车噪声的产生、传播、控制的基础知识。为进一步讨论汽车噪声的主观评价奠基。
第三章总体上介绍声音感知模型和噪声主观评价研究的内容。
第四章详细介绍噪声评价的实验步骤与评价方法,以及常用参量的计算。
2.2汽车车内噪声主要声源机理分析
2.2.1发动机噪声的产生机理
发动机噪声的发生机理,可用图2.3来说明。它的发生过程可分为内部激振力,振动传递系统和外部辐射源三个部分。内部激振力有燃烧激振力和机械激力两种:前者是气缸的燃烧压力,由此产生燃烧噪声;后者主要是惯性力,活塞撞击气缸,齿轮因扭振而相互撞击,进排气门落座等。由此产生机械噪声。在发动机中,由于激振力多为冲击力,故包含的频率成分丰富,其频率范围主要分布在0.5k-10kHz。同时,被激振的发动机构造也很复杂,多数零件用螺栓机械地联接起来,分别具有无数个固有频率,它们或独立或复合起来,以各自的固有振型相互影响,引起复杂的振动,再沿不同的途径传递,最后由发动机表面辐射出噪声来。发动机表面的声辐射是由于结构表面的振动产生的,发动机表面辐射的声功率与发动机表面的振动功率成正比。与机体或缸盖直接联结的油底壳、齿轮室盖、气门罩盖等,由于它们一般为薄壳零件,与机体、缸盖相比,刚度小、振动大,往往是噪声的主要辐射源。
电动汽车声品质的评价分析及建模

电动汽车声品质的评价分析及建模随着人们对环境保护意识的提高以及新能源技术的不断进步,电动汽车已经成为了人们日常生活中越来越常见的一种出行方式。
然而,与传统燃油车相比,电动汽车的声品质一直是广大消费者关注的焦点。
因此,本文将从声品质的角度对电动汽车进行评价分析,并建立一种声品质评价的数学模型。
电动汽车的声品质主要包括以下几个方面:1. 噪音:电动汽车在行驶过程中产生的运动噪音和驱动系统噪音相对较小,但电动机咆哮、轮胎与路面的摩擦噪音、车内舱噪音等在低速行驶时仍然较为明显,影响驾驶者的驾驶体验。
2. 振动:电动汽车的振动相对于传统燃油车会更小,但同时也会受到驱动系统和制动系统的影响,如轮胎与路面间的摩擦力等。
3. 声音:电动汽车的声音比传统燃油车要小,但具有独特的声音特征,如电动机的高频噪音、电子设备的电磁干扰噪音等。
对于电动汽车的声品质评价,首先需要确定评价指标。
本文选取了以下五个指标来评估电动汽车的声品质:1. 噪音级别:使用噪音仪器测得电动汽车在不同速度下的噪音大小。
2. 振动级别:使用振动仪器测得电动汽车在不同路况下的振动大小。
3. 安静度:使用环境噪音仪器测得车内环境下的噪音大小。
4. 低频音质:使用360度环境声场仪器测得电动汽车在不同速度下低频音的情况。
5. 高频音质:使用频谱分析仪器测得电动汽车在不同速度下高频音的情况。
在确定了评价指标后,我们需要对电动汽车的声品质进行建模,以定量化地评价汽车的声音质量。
1. 噪音级别模型:噪音级别模型使用如下公式计算:Lp = 10 log10 (p2/p1) + K其中,Lp表示声级,p2表示被测物体产生的声压级,p1表示参考级别(一般取10^-12 Pa),K为常数。
通过该公式可以计算出电动汽车在不同速度下的噪音级别。
2. 振动级别模型:振动级别模型使用如下公式计算:V = (1/N) ∑ (v^2)其中,V表示振动级别,N为采样点数,v表示每个采样点的振动大小。
某SUV车门关门声品质建模及优化

某SUV车门关门声品质建模及优化谢明睿;刘海红;吴澍平;丁志勇;陈清爽;张小红【摘要】本文介绍了汽车关门声品质的客观评价方法和评价参数以及关门声品质影响因素等方面的研究现状.在此基础上,针对某SUV车型车门关门声音的响度和尖锐度偏大的问题,进行了关门声的客观测试和特性分析,结合正交实验设计,建立关门声品质优化模型,针对关门声音振颤的问题,结合CAE分析,确定了车门外板高灵敏度区域,并对该区域进行了吸振处理,措施实施后关门声音的响度、尖锐度以及振颤均达到了更好的水平,且关门声主观评价也有明显提升.%Objective methods of evaluating door closing sound quality and assessment parameters were in-troduced in this paper. Main elements that related to door closing sound quality were listed. According to objective tests, orthogonal experiments were designed to choose the best group of lock structures which has the lowest loudness and sharpness. In order to optimize the ring-down time, damper was added on the modal sensitive area of the outer metal plate of the door, referencing the results of CAE calculation, to absolve the door's vibration. The door closing sound quality has been optimized significantly, while the values of loudness, sharpness and ring-down time are rated to a better level. The score of subjective evaluation is improved 0.75 of the front door and 1.09 of the rear door.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P490-496)【关键词】关门声品质;响度;尖锐度;振颤;优化【作者】谢明睿;刘海红;吴澍平;丁志勇;陈清爽;张小红【作者单位】江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031;江铃汽车股份有限公司江西省汽车噪声与振动重点实验室南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】U463.831 引言较好的关门声品质能够传递出车辆的安全性、舒适性、可靠性、豪华性,影响消费者的选择心理,特别是乘用车和豪华品牌车型。
某SUV关门声品质分析与优化控制

2019 年第 8 期(总第 454 期)
542
粗线:优化前
细线:优化后
450
370 260
150
150
图 7 车门限位器优化前后各挡关门力曲线对比
表 3 优化后 1 挡车门开度相同关门力关门速度分析结果对比
测试次数
优化前(m/s)
优化后(m/s)
1.2 问题影响因素分析
车门关闭力影响用户在关门过程的动态体验,关门力的 大小将影响关门时响度的大小,因此合理地设计关门力值的 大小是车门性能设计的重要内容。该款 SUV 在关门时感觉较 沉重,关门力偏大,与标杆车相比还有一定的提升空间,需 要对其关门力大小进行分析。
对该车车门相关机构进行分析得出可能影响关门力大小
SUV
表 2 某 SUV 车 / 标杆车关门声品质客观评价结果对比表
名称
最小关门速度(m/s)
响度(sone)
某 SUV
1.04
30.7
标杆车
0.78
27.5
【作者简介】李淑英,女,广西富川人,任职于上汽通用五菱汽车股份有限公司,研究方向:汽车开发管理与汽车制造;莫星明,男,广西梧州 人,任职于中国汽车技术研究中心汽车工程研究院 (柳州工作分部),研究方向:汽车附件声品质;赵钪,男,广西武宣人,上汽通用五菱汽车 股份有限公司高级技师。
2019 年第 8 期(总第 454 期)
企业技术实践
某 SUV 关门声品质分析与优化控制
李淑英 1,莫星明 2,赵 钪 1 [1.上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西 柳州 545007;2.中国汽车技术研究中心汽车工程研究院 (柳州工作分部),广西 柳州 545007]
汽车门锁保险启闭声的评价方法研究

汽车门锁保险启闭声的评价方法研究朱涛;周毅【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2018(56)5【摘要】The subjective and objective evaluation methods for locking and unlocking sound of the safety catch in vehicle door lock were introduced and the multiple linear regression evaluation model for subjective and objective evaluation was established via acoustic evaluation test.The evaluation model was applied to the evaluation of the locking and unlocking sound of the safety catch in many kinds of door locks,and by comparing the results with the performance value of subjective deviation,the validity of the evaluation model was confirmed.%介绍了汽车门锁保险启闭声的主观与客观评价方法,进行了声评价试验,并建立了主客观评价多元线性回归评价模型.应用评价模型对多款门锁的保险启闭声进行评价,并与主观偏差性绩效值进行对比,确认了评价模型的有效性.【总页数】7页(P93-99)【作者】朱涛;周毅【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心上海201804;同济大学汽车学院上海201804;同济大学新能源汽车工程中心上海201804;同济大学汽车学院上海201804【正文语种】中文【中图分类】TH123;U467.4【相关文献】1.高校校园整体声环境现状评价方法研究2.大渡口区声环境质量评价与治理方法研究3.汽车门锁耐惯性力计算方法研究4.基于图像处理的声相云图评价方法研究5.基于汽车保险数据评价乘用车安全性方法研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
应用声学定位技术对汽车关门声品质的改进设计

第17卷第13期2017年5月1671 — 1815(2017)13-0286-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 13 May2017©2017 Sci.Tech.Engrg.应用声学定位技术对汽车关门声品质的改进设计田玉珠1李洪亮口 苏丽俐2刘海1(刘鸿伟1(河北工业大学机械工程学院'天津300132 %中国汽车技术研究中心汽车工程研究院2$天津300300)摘要关门声品质成为影响我国自主品牌汽车品质的关键因素。
为提升某自主品牌SUV关门声品质,开展声品质心理声学参数与主观评价的相关性分析研究,得出影响关门声品质的心理声学参数主要包括响度、尖锐度等;利用声学定位技术定位影响关门声品质的主要声源,结合噪声源位置,对车门关闭过程存在的多次碰撞提出改进方案;利用小波分析技术、心理声学分析方法以及主客观相关性评价结果验证整改方案的有效性,从而获得一整套基于声学定位技术的关门声品质改进设计方法,为全面提升自主品牌SUV整车品质感提供理论支撑。
关键词关门声品质声学定位技术 心理声学参数 小波分析 试验分析中图法分类号U467; 文献标志码A汽车关门声品质是在满足人和环境的要求下,寻求汽车特性的产品声音,是汽车NVH研究的重要 部分,汽车噪声水平的高低与声品质的优劣,成为评 价和选购汽车的重要因素。
作为汽车N V H技术中 不可或缺的一部分,关门声品质的研究与应用成为 噪声控制领域的研究热点,越来越受到汽车企业的 重视。
顾客喜欢听起来小、浑厚,只有一次碰撞且没 有杂音的关门声,不喜欢声音大、多次碰撞、刺耳的 杂音。
通过对车门关闭信号的时频分析提取出的二 次碰撞(s e c o nd ar y i mp a c t s)声音[1],被证实是引起顾 客烦恼度增加的重要因素。
因此需要采取有效措施 对其加以改善,以满足需求。
汽车声品质主客观评价方法研究
汽车声品质主客观评价方法研究作者:康润程,叶常景,李青林来源:《汽车科技》2011年第03期摘要:阐述了汽车产品开发过程中声品质主观评价方法的不足,介绍了各心理声学参数的应用。
以10种类型轿车在不同车速下不同位置座椅处的耳旁噪声为评价对象,对车内噪声品质用成对比较法进行了主观评价试验;分析计算了各噪声样本的主要心理声学客观参数;在精确计算评价结果误判率的基础上,通过相关分析和多元回归分析,建立了匀速车内噪声主观偏好性与心理声学参数间的数学模型。
研究结果表明,与轿车匀速车内噪声品质相关的主要心理声学参量根据车速的不同而不尽相同。
关键词:心理声学;声品质;主客观评价;偏好性中图分类号:U467.4 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2011)03-0057-05Study on the Objective&Subjective Evaluation of Vehicle Sound QualityKANG Run-cheng,YE Chang-jing,LI Qing-lin(National Automobile Quality Supervision and Test Center,Xiangfan 441004,China)Abstract: The deficiency of subjective evaluation for vehicle sound quality was described and several primary psycho-acoustical objective parameters used for sound quality evaluation were explained.The subjective evaluation test of different noise samples were carried out using the paired comparison method.Equations between subjective preference and psycho-acoustical objective parameters were developed after data analysis by ways of linear correlation and the multi-dimensional regression analysis.The research results indicate that the vehicle interior sound quality preference under the steady operation conditions is affected by different psycho-acoustical parameters while at different speeds.Key words:psychoacoustic;sound quality;subjective and objective evaluation;preference声品质反映了人对特定环境下噪声的主观感觉,自二十世纪九十年代以来,声品质的概念被清晰定义,并成为噪声分析与控制领域的研究热点。
B级轿车车内噪声品质的主观评价研究
f bet eeaut no os pe e c a et l hd h eut i i t ta teB c s a’ o s jc v vla o f i r ̄rnew s s bi e .T ersl dc e h th -l sc r ru i i n e a s sn a a S
B级轿 车车 内噪声 品质 的主观评 价研究
文 章 编 号 :0 615 (0 0 0 -15 4 10 —35 2 1 )40 1 - 0
l5 J
B级 轿 车 车 内噪 声 品 质 的 主 观 评 价 研 究
高 印寒 ,孙 强 ,粱 杰 ,谢 军
(. 1 吉林 大学  ̄ e 科 学实验 中心 , jL n , , l 长春 102 ;. 30 5 2 吉林大 学 仪 器科 学与 电气工程 学院, 长春 10 6 : 30 1
Ke o d :a os c ; —l scr n i ; rfrne sbet ee a a o yw r s cut s B ca a ; os pe e c ; ujci vl t n i s e e v ui
随着 我 国汽车 工 业 的迅 速 发 展 , 汽 车 声学 的 对
研究 已成 为 汽 车制 造 业 的 重 要 领 域 。 由于 汽 车 与
汽车噪声声音品质主观评价及控制论文(DOC 44页)
汽车噪声声音品质主观评价及控制论文(DOC 44页)汽车噪声声音品质主观评价及控制第一章绪论1.1 论文研究的背景随着现代社会的发展以及对高质量生活的不断追求,人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。
车内噪声不仅降低了乘坐的舒适性,还增加了驾驶员的疲劳感,容易使人烦躁,甚至危及行车安全。
除此之外,也影响到人们对汽车质量的评价,进一步影响到汽车的销售。
因此,如何控制和改善车内噪声就显得尤为重要。
传统的噪声控制,只强调噪声量级的大小,认为噪声级越低越好。
为了得到舒适的车内环境,以前主要采取降低车内噪声的声压级的办法。
随着研究的不断深入,我们发现传统的声压级不足以描述汽车噪声的全部特征,单纯地降低声压级并不能改善汽车乘坐的舒适性。
近年来人们提出了声品质(Sound Quality):声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。
汽车声品质就是在满足人和环境的要求下,寻求符合汽车特性的产品声音。
声品质的研究实际上提出了现代噪声控制的理念,即噪声控制不仅仅是消极被动地降低噪声的声压级,而是能够根据顾客的主观评价,通过合理有效的措施,使特定产品的噪声听上去不仅仅安静,而且尽可能的悦耳,甚至调节噪声至理想状态,并使不同的产品有各自独特的声音特性。
除了频率及强度两大因素外,声品质的研究更强调心理声学及非声学因素等的直接影响。
1.2 汽车NVH研究汽车噪声就要谈到NVH技术,汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性),主要是研究汽车噪声振动对整车性能及舒适性的影响。
Noise(噪声)是指引起人烦躁而危害人体健康的声音。
汽车噪声不但增加驾驶员和乘员的疲劳从而影响汽车的行驶安全,而且对环境造成噪声污染。
噪声常用声压级评价,其频率范围在20Hz-20kHz。
汽车噪声主要包括结构噪声(车身壁板振动产生的噪声)、辐射噪声(如发动机、排气系统、制动器等辐射的噪声)、空气动力噪声(风噪、空气摩擦车身形成的噪声)等。
汽车噪声声音品质主观评价及控制
汽车噪声声音品质主观评价及控制汽车噪声声音品质主观评价及控制第一章绪论论文研究的背景随着现代社会的开展以及对高质量生活的不断追求,人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。
车内噪声不仅降低了乘坐的舒适性,还增加了驾驶员的疲劳感,容易使人烦躁,甚至危及行车平安。
除此之外,也影响到人们对汽车质量的评价,进一步影响到汽车的销售。
因此,如何控制和改善车内噪声就显得尤为重要。
传统的噪声控制,只强调噪声量级的大小,认为噪声级越低越好。
为了得到舒适的车内环境,以前主要采取降低车内噪声的声压级的方法。
随着研究的不断深入,我们发现传统的声压级缺乏以描述汽车噪声的全部特征,单纯地降低声压级并不能改善汽车乘坐的舒适性。
近年来人们提出了声品质(SoundQuality):声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。
汽车声品质就是在满足人和环境的要求下,寻求符合汽车特性的产品声音。
声品质的研究实际上提出了现代噪声控制的理念,即噪声控制不仅仅是消极被动地降低噪声的声压级,而是能够根据顾客的主观评价,通过合理有效的措施,使特定产品的噪声听上去不仅仅安静,而且尽可能的悦耳,甚至调节噪声至理想状态,并使不同的产品有各自独特的声音特性。
除了频率及强度两大因素外,声品质的研究更强调心理声学及非声学因素等的直接影响。
汽车NVH研究汽车噪声就要谈到NVH技术,汽车NVH是指汽车的Noie(噪声)、Vibration(振动)和Harhne(舒适性),主要是研究汽车噪声振动对整车性能及舒适性的影响。
Noie(噪声)是指引起人烦躁而危害人体健康的声音。
汽车噪声不但增加驾驶员和乘员的疲劳从而影响汽车的行驶平安,而且对环境造成噪声污染。
噪声常用声压级评价,其频率范围在20Hz-20kHz。
汽车噪声主要包括结构噪声(车身壁板振动产生的噪声)、辐射噪声(如发动机、排气系统、制动器等辐射的噪声)、空气动力噪声(风噪、空气摩擦车身形成的噪声)等。
Vibration(振动)描述的是系统状态的参量(如位移)在其基准值上下交替变化的过程。
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汽车关门声声品质评价方法的研究王长山;张立军【摘要】The evaluation method of door closing sound quality based on time-frequency characteristics of . A-weighted sound pressure level is presented with its virtues and defects pointed out. The computing models for Zwicker instantaneous loudness and time-varying loudness, Moore instantaneous loudness and time-varying loudness as well as sharpness are then built and their applicability to door closing sound quality evaluation is analyzed. Finally , a sound quality evaluation method for automotive door closing noise with the time-frequency characteristics of A-weighted sound pressure level, instantaneous loudness and sharpness as indicators is established and applied to the evaluation on two vehicle closing noise samples, and hence its feasibility is verified.%介绍了基于A计权声压级时频特性的汽车关门声品质评价方法,建立了Zwicker瞬时响度与时变响度、Moore瞬时响度与时变响度和尖锐度的计算模型,分析了各种模型对汽车关门声品质评价的适用性;最后建立了以A计权声压级时频特性、尖锐度和瞬时响度为指标的汽车关门声品质评价方法,并通过对两个关门声样本的评价,验证了该方法的可行性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2011(033)010【总页数】6页(P902-906,901)【关键词】关门声;声品质;瞬时响度;尖锐度;评价指标【作者】王长山;张立军【作者单位】联合汽车电子有限公司,上海201206;同济大学汽车学院,上海201804【正文语种】中文前言近年来,有关汽车关门声品质评价方法、关门声振机理、理论分析和控制措施的研究取得了重要进展。
但是,由于汽车关门声振现象复杂,涉及影响因素众多,其研究仍然存在许多挑战,其中有:汽车关门声具有历时时间短、频率范围宽、非线性耦合性强的瞬态冲击振动和噪声的特点。
目前研究表明,汽车关门声品质的消极因素为:关门声响度过大、关门声过于尖锐、存在“鸣铃(ringing down)”现象、存在二次冲击声和“咔嗒(rattle)”声等。
相应的评价方法为:瞬态响度、瞬态尖锐度和基于A计权声压级时频图声品质等分析方法[1-6]。
但是,目前尚未形成统一和方便实用的评价方法。
本文中将在分析基于A计权声压级时频图的汽车关门声品质评价方法的优缺点基础之上,建立并分析Zwicker瞬时响度、Moore瞬时响度和Moore时变响度计算模型及其对汽车关门声品质评价的适用性;最后结合基于A计权声压级时频图的汽车关门声品质评价方法与响度和尖锐度评价指标体系,并通过关门声实例分析探讨了简化汽车关门声品质评价方法的可行性。
1 基于A计权声压级时频图的评价方法基于A计权声压级时频图的汽车关门声品质评价方法由通用汽车公司创建,该方法简单、直观和针对性强,对于汽车关门声品质的快速评价具有一定的特点。
该方法通过获取多种品牌汽车的大量关门声样本,建立汽车关门声样本数据库;通过大量主观评价,将关门声样本根据用户喜好分为好和坏两组;基于A计权声压级时频图总结被评价为“好”的关门声样本,提出了评价汽车关门声声品质的4项指标,并给出推荐值,以指导汽车设计[3]。
汽车关门声4项评价指标的示意图说明如图1所示。
图1中主冲击时间持续的长短由车身对车门关闭横向冲击的响应决定,该时间过长会给人异响(Rattle)的感觉,且使总体响度增加;低频“靴头”持续时间稍长,会增加厚实的感觉;峰值声压级成分主要为400~1 000Hz的壁板振动辐射和1 000~1 400Hz的闭锁撞击声,该幅值成分不宜过高,否则增加总体响度;高频成分来自8 000Hz以上闭锁撞击声,该成分应最小化或消除,否则会显现尖叫(Squeal or Squeak)成分。
各项指标的量化说明见表1。
基于A计权声压级时频图的绘制方法较简单,绘制流程参见文献[3]。
图1 关门声品质评价指标说明[3]表1 基于A计权声压级时频图的关门声品质评价指标说明序号指标说明推荐值1 主冲击持续时间/s 150Hz以上,35dB等值线时间间隔 0.15s 或更短2 低频延续/s 上述右侧35dB等值线和最右侧25dB等值线时间间隔 0.4~0.5s;且在该时间内,150Hz以下声压级应低于55dB 3 峰值声压级/dB 时频域内75dB以上声压级幅值低于75dB 及以下4高频成分整个时频域较高频率成分最小化基于A计权声压级时频图的关门声品质评价方法虽然针对性强,且给出了量化的评价指标,但对关门声品质的评价显得模糊,如对于高频成分只要求“最小化”,没有量化的指标等。
2 不同瞬时响度模型及其计算方法研究发现,非稳态噪声的时变响度与噪声带宽、幅值及其冲击成分持续时间存在复杂的非线性关系,因此难以形成基于机理的时变响度计算模型。
文献[7]中在Zwicker稳态响度算法基础上,基于大量主观评价试验获得的数据,以不同时间常数的低通滤波器模拟时域掩蔽效应,建立了Zwicker时变响度(ZTVL)计算方法;文献[8]中在Moore稳态响度算法基础上,基于自动增益控制方法,调整时间常数,模拟时域掩蔽效应,得到短期响度(Short-term Loudness)和长期响度(Long-term Loudness)计算方法。
由于缺少关键数据,本文中的Zwicker时变响度方法以商业软件计算结果为准;下面分别介绍Zwicker瞬时响度(ZIL)、Moore瞬时响度(MIL)和Moore时变响度(MTVL)的计算方法。
2.1 ZIL计算模型基于Zwicker方法的ZIL模型建模思想为:将声样本分段,假设每段信号是平稳的,对每段信号进行Zwicker稳态响度计算,从而得到对应于不同时刻的响度。
可见,ZIL模型类似于短时傅立叶分析方法,本质上是利用分段信号稳态响度描述总体信号的响度时变特征。
一般认为5~25ms内的声音信号是短时平稳的[9],取样本帧长 24ms,帧移 1ms,帧长应根据采样频率和样本最低分析频率确定,根据奈奎斯特采样定理,帧长应大于最低分析频率周期的2倍。
其计算过程为:①建立29个1/3倍频程滤波器(中心频率覆盖25~16 000Hz),对声压信号进行时域滤波;②将滤波后的时域信号以相同时间窗截取分段,重叠点数为帧长点数减帧移点数;③计算各帧1/3倍频程声压级,作为Zwicker稳态响度模型的输入。
计算时,直接取声压的均方根值,近似得到1/3倍频程声压级;④由Zwicker稳态响度模型计算各帧特征频带间隔0.1Bark的特征响度和ZIL。
2.2 MIL计算模型基于Moore方法的MIL模型建模思想和ZIL模型相同。
其计算过程为:①修改Moore稳态响度模型,在不影响精度的情况下,减少计算量,将稳态模型的频率分辨率由1Hz降为10Hz;将稳态模型特征频带的间隔由0.1Erb提高至0.25Erb;②对声压信号以相同时间窗截取分段,重叠点数为帧长点数减帧移点数;③计算各帧功率谱密度,调整得到离散频率声压级,作为Moore稳态响度模型的输入,由于频率分辨率为10Hz,须将功率谱密度乘以10,换算得到离散频率声压级;④由Moore稳态响度模型计算各帧特征响度和MIL。
2.3 MTVL计算模型文献[8]于2002年提出了短期响度和长期响度计算方法。
短期响度和长期响度的使用并没有清晰的界定,该文献指出短期响度可描述人对一句话中特定音节的响度感觉,而长期响度和人的记忆效应有关。
文献[10]中指出短期响度更多地描述人耳瞬时响度感觉,而长期响度则适宜于描述音乐和谈话等声音的总体响度。
考虑到汽车噪声的瞬时特性,这里MTVL仅采用短期响度。
其计算方法为式中:Sn为n时刻Moore瞬时响度;S'n为n时刻短期响度;αa、αr均为常数,与时域掩蔽效应和帧移有关,当帧移为1ms时,这两个常数分别取为:0.045和0.02。
2.4 尖锐度计算模型尖锐度(Sharpness)表征了样本高频(1 000Hz以上)能量的比例,反映了特征响度的频域分布。
尖锐度尚未形成标准,本文中采用基于Zwicker稳态响度模型的Bismarck模型[11]。
具体计算方法为式中:S为 Bismarck尖锐度,Acum;NS(z)为基于Zwicker响度模型计算得到的特征响度,Sone/Bark;z为Bark数;g(z)为对特征响度NS(z)的权值。
3 不同瞬时响度模型对关门声响度计算的适用性分析关门声属于冲击噪声,其特点为宽带噪声,噪声频率成分和幅值变化快,包含多重间隔性的细微冲击过程。
汽车关门声冲击噪声响度分析见图2。
图2 汽车关门声冲击噪声响度分析选取汽车关门声,采样频率为44 100Hz,声压时域信号如图2(a)所示。
通过综合对比分析4种响度模型的响度和尖锐度幅值结果可得如下结论。
(1)ZIL和MIL响度上升变化率明显高于ZTVL和MTVL(表2)。
这是因为时变响度模型考虑了时域掩蔽效应,人耳对响度感知的建立需要约100ms的时间[11]。
表2 汽车关门冲击噪声响度变化率比较ZIL MIL ZTVL MTVL响度变化率/(Sone·s-1)上升下降上升下降上升下降上升下降1 112.4 150.2 1 157.2 147.9 413.1 147.6 554.1 106.0(2)ZIL和MIL响度下降变化率与ZTVL和MTVL接近(表2)。
这是因为:一方面该样本冲击噪声的衰减较慢,如图2(a)中100ms时刻后声压幅值变化;另一方面时变响度模型考虑了时域掩蔽效应,即人耳对响度感觉的衰减最多持续200ms[11]。
(3)ZIL和MIL结果近似,ZTVL和MTVL结果存在幅值偏差,如图2(b)所示;ZIL、MIL和ZTVL、MTVL的变化规律不一致,这说明考虑时域掩蔽效应对冲击噪声的响度计算是必要的。