原來這些汽車聲音竟然是人造的!如何利用科技讓車內外聲音更具魅力?

在汽車行業中,隨著技術的進步,「主動聲音設計」(Active Sound Design,ASD)已經成為一項重要的聲學技術概念。這項技術用於改變或增強車輛內外的聲音,使其變得更加迷人。

主動聲音設計通過使用主動噪音控制和聲學增強技術來實現合成車輛聲音。

一般來說,ASD的實施有各種不同的方式,從放大或減少現有的聲音,到創造全新的聲音。不同的汽車製造商可能使用不同的软件或硬件技術來實現ASD,這也就是為什麼ASD在不同品牌下有著不同的名稱,如Acura的「主動聲音控制」、Kia的「主動聲音系統」、Volkswagen的「Soundaktor」等。

ASD的組成部分

主動噪音消除(Active Noise Cancelling,ANC)是一個利用現有車內信息娛樂硬件來消除車內不必要噪音的軟體過程。這一消除技術稱為諧波階數減少,通過傳感器識別出不需要的音頻信號並將其過濾掉。製造商可以在車上使用ANC以增強ASD的效果。

引擎聲音增強(Engine Sound Enhancement,ESE)允許製造商透過合成噪音來增強引擎聲音,這些合成噪音是基於實時引擎數據生成的。

隨著市場對經濟型和更清潔的內燃機車輛需求的增加,雖然引擎系統的效率提高,但在消費者心中,這些車輛的聲音卻變得不再具有吸引力。電動車和燃料電池車的運行聲音主要是高音調,缺乏傳統內燃機車輛的識別性聲音,而ASD的發展則致力於對這些聲音進行改善。

ASD的動機

近年來,由於環保法規和對燃油經濟性的要求,汽車行業的內部噪音變得越來越刺耳,尤其是在內燃機車中。此外,電動車和混合動力車幾乎沒有引擎聲音,這使得乘客感到不悅,並且對行人來說也增加了潛在的安全風險。

隨著主動聲音設計的推出,製造商能夠在不增加機械結構複雜度的情況下,減輕生產成本。

傳統的聲音控制方式涉及繁瑣的機械改裝,比如平衡軸和隔音材料,這不僅增加了製造時間,也增加了成本。ASD的出現,使得製造商可以在開發的後期階段對聲音進行調整和優化,大大降低了生產的複雜性。

技術應用和理論基礎

主動聲音設計(ASD)通過引擎和車輛速度、踏板輸入、排氣噪音及車輛震動等數據,改變車輛的內部和外部聲音。在古典內燃機中,氣缸負責燃燒汽油,生產能量,並按照一定的周期發火,這些過程可以用一系列正弦波來表示。

通過數字信號處理(Digital Signal Processing,DSP)技術,缺失的聲音諧波可經過放大來增強乘客艙內的引擎聲音。

以此類推,電動車(EV)往往使用虛擬聲音來彌補內燃機聲音的缺失。為了使電動車的聲音設計達到最佳,製造商必須考慮聲音偏好的心理聲學理論。研究表明,消費者對汽車音響的喜好主要集中在降低聲音的響度和高頻成分,以提升駕駛體驗。

挑戰與品牌身份

對於普通消費者而言,ASD的出現往往是不易被察覺的。然而,隨著BMW新款車型的出現,消費者對合成引擎聲的反感逐漸上升,有些甚至表達了被欺騙的感覺。由此可見,品牌身份的建立在於車輛運行中的聲音回饋,這是讓消費者感受到不同於燃油車的駕駛體驗的關鍵。

電動車中缺乏引擎噪音使得聲音品質下降,而取代它們的是風噪和路噪音,這使得製造商急需建立一種獨特的聲音身份。

實際上,主動聲音設計的挑戰在於有限的聲音頻率轉變,特別是在電動車中。因此,如何平衡合成聲音的質量和消費者對聲音真實感的期望,就成為了企業必須解決的問題。

結論

隨著汽車技術的進步,ASD可為駕駛者和乘客提供更具吸引力的聲音體驗,但實際上,這項技術在消費者心中的接受度和品牌的影響力將會對未來的車輛設計產生深遠的影響。隨著科技的不斷演進,我們能否期待在未來的汽車中出現更加獨特而又引人入勝的聲音呢?

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