原来这些汽车声音竟然是人造的!如何利用科技让车内外声音更具魅力?

在汽车行业中,随着技术的进步,「主动声音设计」(Active Sound Design,ASD)已经成为一项重要的声学技术概念。这项技术用于改变或增强车辆内外的声音,使其变得更加迷人。

主动声音设计通过使用主动噪音控制和声学增强技术来实现合成车辆声音。

一般来说,ASD的实施有各种不同的方式,从放大或减少现有的声音,到创造全新的声音。不同的汽车制造商可能使用不同的软件或硬件技术来实现ASD,这也就是为什么ASD在不同品牌下有着不同的名称,如Acura的「主动声音控制」、Kia的「主动声音系统」、Volkswagen的「Soundaktor」等。

ASD的组成部分

主动噪音消除(Active Noise Cancelling,ANC)是一个利用现有车内信息娱乐硬件来消除车内不必要噪音的软体过程。这一消除技术称为谐波阶数减少,通过传感器识别出不需要的音频信号并将其过滤掉。制造商可以在车上使用ANC以增强ASD的效果。

引擎声音增强(Engine Sound Enhancement,ESE)允许制造商透过合成噪音来增强引擎声音,这些合成噪音是基于实时引擎数据生成的。

随着市场对经济型和更清洁的内燃机车辆需求的增加,虽然引擎系统的效率提高,但在消费者心中,这些车辆的声音却变得不再具有吸引力。电动车和燃料电池车的运行声音主要是高音调,缺乏传统内燃机车辆的识别性声音,而ASD的发展则致力于对这些声音进行改善。

ASD的动机

近年来,由于环保法规和对燃油经济性的要求,汽车行业的内部噪音变得越来越刺耳,尤其是在内燃机车中。此外,电动车和混合动力车几乎没有引擎声音,这使得乘客感到不悦,并且对行人来说也增加了潜在的安全风险。

随着主动声音设计的推出,制造商能够在不增加机械结构复杂度的情况下,减轻生产成本。

传统的声音控制方式涉及繁琐的机械改装,比如平衡轴和隔音材料,这不仅增加了制造时间,也增加了成本。 ASD的出现,使得制造商可以在开发的后期阶段对声音进行调整和优化,大大降低了生产的复杂性。

技术应用和理论基础

主动声音设计(ASD)通过引擎和车辆速度、踏板输入、排气噪音及车辆震动等数据,改变车辆的内部和外部声音。在古典内燃机中,气缸负责燃烧汽油,生产能量,并按照一定的周期发火,这些过程可以用一系列正弦波来表示。

通过数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)技术,缺失的声音谐波可经过放大来增强乘客舱内的引擎声音。

以此类推,电动车(EV)往往使用虚拟声音来弥补内燃机声音的缺失。为了使电动车的声音设计达到最佳,制造商必须考虑声音偏好的心理声学理论。研究表明,消费者对汽车音响的喜好主要集中在降低声音的响度和高频成分,以提升驾驶体验。

挑战与品牌身份

对于普通消费者而言,ASD的出现往往是不易被察觉的。然而,随着BMW新款车型的出现,消费者对合成引擎声的反感逐渐上升,有些甚至表达了被欺骗的感觉。由此可见,品牌身份的建立在于车辆运行中的声音回馈,这是让消费者感受到不同于燃油车的驾驶体验的关键。

电动车中缺乏引擎噪音使得声音品质下降,而取代它们的是风噪和路噪音,这使得制造商急需建立一种独特的声音身份。

实际上,主动声音设计的挑战在于有限的声音频率转变,特别是在电动车中。因此,如何平衡合成声音的质量和消费者对声音真实感的期望,就成为了企业必须解决的问题。

结论

随着汽车技术的进步,ASD可为驾驶者和乘客提供更具吸引力的声音体验,但实际上,这项技术在消费者心中的接受度和品牌的影响力将会对未来的车辆设计产生深远的影响。随着科技的不断演进,我们能否期待在未来的汽车中出现更加独特而又引人入胜的声音呢?

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