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現(xiàn)代車內(nèi)主動(dòng)降噪技術(shù),大多數(shù)噪聲都可以抵御

汽車玩家 ? 來源:極客公園 ? 作者:趙子瀟 ? 2019-11-15 09:45 ? 次閱讀
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擁有一對(duì) AirPods Pro,成為了當(dāng)下人們追求的時(shí)尚。它小巧輕便,并擁有強(qiáng)大的降噪能力,迅速變成飛機(jī)和高鐵上的神器。

要知道,除了飛機(jī)高鐵,人們每天駕駛汽車也在遭受噪聲的攻擊,耳機(jī)在這時(shí)就失去了它的作用。如果我們要享受安靜的車內(nèi)空間,在耳機(jī)上的主動(dòng)降噪技術(shù)就派上了用場。近日,現(xiàn)代宣稱公司研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種更先進(jìn)的車內(nèi)主動(dòng)降噪技術(shù)。該系統(tǒng)被稱作道路主動(dòng)噪音控制(Road Active Noise Control),簡稱 RANC?,F(xiàn)代聲稱,它具備更多的傳感器和計(jì)算能力,可抵御駕駛艙內(nèi)的大多數(shù)噪聲。

降低一半噪音

目前廣泛使用的主動(dòng)降噪技術(shù)(ANC)已經(jīng)應(yīng)用了幾年時(shí)間,其原理主要是通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相等的反向聲波,將噪音中和,從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果。在車內(nèi)也是一樣的道理,系統(tǒng)在檢測并分析駕駛艙內(nèi)聲音后,可以通過麥克風(fēng)發(fā)出反向聲波,消除不想要的噪音。

但主動(dòng)降噪技術(shù)也存在一定缺陷:它僅在某些情況下才有效。例如,在消除恒定或可預(yù)測的噪聲時(shí),降噪技術(shù)才能發(fā)揮最大功效。輪胎或發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲音到達(dá)乘員的耳朵僅需大約 0.009 秒,ANC 也無法完全抵消次聲波(頻率低于 20Hz 的聲音),這些都受限于主動(dòng)降噪技術(shù)的處理能力。


RANC 系統(tǒng)的主動(dòng)降噪原理 | cnet

而現(xiàn)代的 RANC 系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析一系列噪聲類型。消除它們后,它會(huì)精確地發(fā)出反向聲波,從而結(jié)束各類喧鬧聲音,甚至從道路上傳來的噪聲。

為此,RANC 使用了加速度傳感器,這是一組套件,可檢測車輛在道路上行駛時(shí)發(fā)出的振動(dòng)。計(jì)算機(jī)會(huì)分析此信息,進(jìn)行處理并從數(shù)字信號(hào)處理器DSP)發(fā)出反向聲波。全部過程僅需 0.002 秒?,F(xiàn)代方面表示,RANC 系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地檢測,分析和抵消影響駕駛員,前排乘客和后排乘客的噪聲,從而將整車內(nèi)噪聲降低了 3 分貝,相當(dāng)于車輛內(nèi)部噪音的一半。

現(xiàn)代汽車表示,公司花了六年的時(shí)間才準(zhǔn)備將 RANC 版本投入批量生產(chǎn)。過程中,包括韓國先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究院,WeAcom、BurnYoung 以及 Harman 的音頻專家都提供了幫助。

正在普及的降噪技術(shù)

2010 年,凱迪拉克旗下的凱雷德首次裝載了與 BOSE 合作研發(fā)的主動(dòng)降噪系統(tǒng),之后凱迪拉克在全系車型上推廣了這項(xiàng)技術(shù)。隨后,英菲尼迪、謳歌、雷克薩斯等廠商都在自家部分車型當(dāng)中搭載了主動(dòng)降噪技術(shù)。

說到 Bose,這家降噪技術(shù)最出名的公司之一,也正在研發(fā)更先進(jìn)的降噪技術(shù),并將于 2021 年搭載在量產(chǎn)車型上。Bose 方面曾公開表示,自 2010 年以來,其汽車部門為汽車制造商(如上文的凱迪拉克)提供了引擎諧波降噪技術(shù)(EHC),可減少不良的發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。2019 年 1 月,Bose 發(fā)布了 Bose QuietComfort 主動(dòng)路噪消減(RNC)技術(shù),官方說明是這樣的:

安裝在車身上的加速度計(jì)使 Bose 算法能夠連續(xù)測量產(chǎn)生噪聲的振動(dòng)。然后,此信息用于計(jì)算聲學(xué)消除信號(hào),該信號(hào)通過車輛的揚(yáng)聲器傳遞以降低目標(biāo)噪聲。放置在駕駛艙內(nèi)的麥克風(fēng)監(jiān)控殘留的噪聲水平,使系統(tǒng)能夠調(diào)整控制信號(hào)以在不同的路面上實(shí)現(xiàn)最佳性能。


車內(nèi)的麥克風(fēng)實(shí)時(shí)輸出數(shù)字信號(hào)以保證降噪 | Bose 官網(wǎng)

聽起來是不是和現(xiàn)代說明的技術(shù)有些類似?兩種技術(shù)均通過加速度傳感器來收集噪聲,利用算法輸出信號(hào)降噪。從這種「英雄所見略同」的策略可以看出,未來一段時(shí)間內(nèi),類似于主動(dòng)降噪的技術(shù)將會(huì)逐漸上車,成為標(biāo)配。

過去我們提到車內(nèi)「安靜」,原因是汽車制造商們花了大力氣打造汽車內(nèi)部的密閉性,關(guān)于這一點(diǎn),一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)是 NVH,即噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文縮寫。

怎樣把車門密封性做到更好、玻璃窗應(yīng)該多厚、底盤結(jié)構(gòu)怎樣設(shè)置,用多少剎車片消音劑,都是車企應(yīng)該考慮的事情,也是一項(xiàng)技術(shù)。有統(tǒng)計(jì)資料顯示,整車約有 1/3 的故障問題是和車輛的 NVH 問題有關(guān)系,而各大公司有近 20% 的研發(fā)費(fèi)用消耗在解決車輛的 NVH 問題上。

但是,現(xiàn)在提到讓車內(nèi)更安靜,主動(dòng)降噪技術(shù)似乎可以獨(dú)當(dāng)一面。利用數(shù)字信號(hào)來抵消胎噪、發(fā)動(dòng)機(jī)噪和風(fēng)噪,讓這件事情看起來更加簡單,只是用一項(xiàng)技術(shù)就能代替繁雜的工序,但對(duì)于技術(shù)的要求上,或許我們可以說,它變得更難了。


奧迪降噪技術(shù)圖解 | 奧迪官網(wǎng)

車企不需要再花如此大的力氣,將所有材料都做到強(qiáng)密封性,大量利用隔音棉和消音劑把一輛車打造成鐵盒子,一項(xiàng)技術(shù)就能替代許多材料。并不是說打造成密封性較好的車輛是一件壞事,只不過主動(dòng)降噪技術(shù)能夠減少對(duì)其中某些物品的需求,從而減輕車輛重量,能改善燃油經(jīng)濟(jì)性。

這一點(diǎn)在電動(dòng)汽車上尤為明顯。雖說缺少了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,但胎噪和風(fēng)噪對(duì)于電動(dòng)汽車內(nèi)部仍是一項(xiàng)巨大的考驗(yàn),何況電動(dòng)汽車已經(jīng)有了足夠重量的電池。

現(xiàn)代汽車表示,RANC 系統(tǒng)將應(yīng)用到即將面世的 Genesis 車輛中?,F(xiàn)代擁有 RANC 核心技術(shù)的專利,包括信號(hào)選擇方法和傳感器位置。當(dāng)然這不是最重要的一點(diǎn),不論何種方式完成車內(nèi)降噪,技術(shù)的普及,形成大規(guī)模應(yīng)用,對(duì)于司機(jī)和乘客都是一件大幅提升體驗(yàn)的事。而在汽車成為第四空間的道路上,這項(xiàng)功能成為了一條強(qiáng)有力的證明。

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