王志偉 劉躍昆

摘 要：隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)聲學(xué)性能的品質(zhì)要求越來(lái)越高，汽車(chē)聲學(xué)性能的好壞關(guān)系到汽車(chē)品質(zhì)的高低。本文介紹傳統(tǒng)汽車(chē)聲學(xué)性能評(píng)價(jià)的不足、聲品質(zhì)的內(nèi)涵和基本研究方法，主要介紹汽車(chē)聲品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);聲學(xué)性能;聲品質(zhì);評(píng)價(jià)

1 汽車(chē)傳統(tǒng)噪聲評(píng)價(jià)的不足

在傳統(tǒng)的噪聲評(píng)價(jià)和控制中，國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)有關(guān)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)則，如環(huán)境噪聲污染限值、職業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)產(chǎn)品噪聲限值等，都是以計(jì)權(quán)聲級(jí)為基礎(chǔ)制訂或提出的，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織偏向于使用A聲級(jí)。雖然以聲級(jí)作為噪聲評(píng)價(jià)量，具有簡(jiǎn)便實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，但因聲級(jí)是對(duì)低頻信號(hào)有較大衰減的頻率計(jì)權(quán)測(cè)量值，測(cè)量結(jié)果中不提供頻率成分的信息，因此聲級(jí)的局限性也是十分明顯的：

Blauert在1994年給出聲品質(zhì)的定義：聲品質(zhì)是在特定的技術(shù)目標(biāo)或任務(wù)內(nèi)涵中聲音的適宜性。該定義中的“聲”并不是指聲波這樣一個(gè)物理事件，而是指人耳的聽(tīng)覺(jué)感知;“品質(zhì)”是指由人耳對(duì)聲音事件的聽(tīng)覺(jué)感知過(guò)程，并最終做出的主觀判斷。

從評(píng)價(jià)主體上講聲品質(zhì)評(píng)價(jià)可分為兩大類(lèi)：主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)。聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)研究是采用問(wèn)卷調(diào)查或主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)等形式，對(duì)主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析等方法，獲得適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)術(shù)語(yǔ)以描述聲品質(zhì)的主觀感知特征。主觀評(píng)價(jià)反映了聽(tīng)音者對(duì)聲品質(zhì)偏好性的一種主觀印象，主觀評(píng)價(jià)方法符合人類(lèi)聽(tīng)音時(shí)對(duì)聲品質(zhì)的感覺(jué)，該方式雖較為繁雜，但由于人是聲音的最終接受者，因此這種評(píng)價(jià)應(yīng)是聲音品質(zhì)的真實(shí)反映，目前得到廣泛應(yīng)用。

2 乘用車(chē)聲品質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)

聲音的客觀評(píng)價(jià)參量一般都和人耳的聽(tīng)覺(jué)特征、人的心理情緒、人體的健康、人們的活動(dòng)等有關(guān)。為了更好地評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人的影響，根據(jù)聲音的時(shí)域特性、頻域特性或時(shí)頻域特性的結(jié)合，人們提出了幾十種對(duì)噪聲進(jìn)行度量和評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則。

2.1 物理聲學(xué)評(píng)價(jià)參量

從物理學(xué)觀點(diǎn)看，噪聲是指聲強(qiáng)和頻率的變化都是隨機(jī)的聲音噪聲，是含有多種音調(diào)成分的隨機(jī)信號(hào)無(wú)規(guī)則的復(fù)合聲。對(duì)噪聲信號(hào)的物理特性可用聲壓、聲強(qiáng)和聲功率等物理量來(lái)描述其物理特性的不同方面。

1）計(jì)權(quán)聲級(jí)。根據(jù)人耳對(duì)不同頻率的聲音有不同靈敏度的特性，在許多聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中設(shè)計(jì)了一種特殊的經(jīng)過(guò)一定計(jì)權(quán)的濾波器，這種濾波器稱(chēng)為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的聲級(jí)，已經(jīng)考慮了人耳聽(tīng)覺(jué)得特性因此與人的主觀感覺(jué)有較好的相關(guān)性。一般聲學(xué)測(cè)量?jī)x器中設(shè)有A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，分別近似模擬了40phon、70phon和100phon三條等響曲線。通過(guò)這些計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲級(jí)分別為A計(jì)權(quán)聲級(jí)、B計(jì)權(quán)聲級(jí)、C計(jì)權(quán)聲級(jí)（或統(tǒng)稱(chēng)為聲級(jí)），并表示為dB（A）、dB（B）、dB（C），一般在不特殊注明的情況下，聲級(jí)指A計(jì)權(quán)聲級(jí)?？梢钥闯?，A、B、C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別主要在低頻范圍內(nèi)的衰減程度不同，A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)衰減最大，B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)次之，再則是C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。

2）聲強(qiáng)、聲強(qiáng)級(jí)。聲音傳播的時(shí)候也伴隨著能量的傳播。在心理物理學(xué)中，把單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲波傳播方向的單位面積的平均聲能，稱(chēng)為聲強(qiáng)，用I表示。

3）聲功率和聲功率級(jí)。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲傳播方向的面積S的平均聲能量稱(chēng)為平均聲能量流或稱(chēng)為聲功率，單位為W。

2.2 基于語(yǔ)言方面的評(píng)價(jià)參量

1）語(yǔ)音清晰度AI和語(yǔ)音干擾級(jí)SIL。語(yǔ)音清晰度AI（ the Articulation Index）是Beranek提出來(lái)的，描述了在噪聲環(huán)境下說(shuō)話的清晰程度：100%表示說(shuō)話完全聽(tīng)得清楚，0%表示說(shuō)話完全聽(tīng)不清楚。語(yǔ)音清晰度AI與聲音的頻率f有關(guān)，高頻聲比低頻聲的語(yǔ)言清晰度要高。其次，語(yǔ)音清晰度與背景噪聲以及對(duì)話者之間的距離有關(guān)。

2）語(yǔ)音傳輸指數(shù)ST。語(yǔ)音傳輸指數(shù)STI（ the Speech Transmission Index）來(lái)源于室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)和電訊系統(tǒng)，用于評(píng)價(jià)在一定的聲學(xué)空間里的語(yǔ)音傳輸質(zhì)量。用于描述語(yǔ)言可懂度SI的方法很多。在信噪比S/N是影響語(yǔ)音可懂度SI主要因素的場(chǎng)合，可采用傳統(tǒng)的語(yǔ)音清晰度AI和語(yǔ)音干擾級(jí)SIL，但是它們不適合在考慮了房間混響或散射效應(yīng)的場(chǎng)合。

3）噪聲評(píng)價(jià)曲線。在評(píng)價(jià)噪聲對(duì)室內(nèi)語(yǔ)言及舒適度的影響時(shí)，以語(yǔ)言干擾級(jí)和響度級(jí)為基礎(chǔ)，美國(guó)著名聲學(xué)專(zhuān)家Beranek在1960年提出了噪聲標(biāo)準(zhǔn)曲線，即NC曲線。1962年，C.VJ.Kosten和Vanos更多地基于等響曲線，提出了一組類(lèi)似的噪聲評(píng)價(jià)曲線，即NR曲線。1971年，NR曲線被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在19%號(hào)文件的附錄中采用，并逐漸在國(guó)際上較為廣泛的被采用。

2.3 心理聲學(xué)評(píng)價(jià)參量

從心理學(xué)觀點(diǎn)講，把凡是引起人們厭惡的產(chǎn)生不舒適感覺(jué)的聲音都稱(chēng)為噪聲。描述人對(duì)噪聲的聽(tīng)覺(jué)感受的不同方面，常見(jiàn)的有響度、粗造度、抖動(dòng)度、尖銳度和音調(diào)度等。

1）響度和響度級(jí)。響度（Loudness）是反映人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱主觀感受程度的心理聲學(xué)參數(shù)，它考慮人耳對(duì)聲音頻譜的掩蔽特性，比A聲級(jí)更準(zhǔn)確的反映聲音信號(hào)的響亮程度。其單位是宋（Sone），定義1kHz、40dB純音的響度為1sone。在客觀度量中，聲音的強(qiáng)弱是由聲波的振幅決定的。但是作為主觀評(píng)價(jià)量的響度與振幅并不完全一致，它不僅決定于振幅的大小，還決定于頻率的高低、頻帶的寬度、頻譜特性和聲音的持續(xù)時(shí)間。

2）尖銳度。尖銳度（Sharpness）描述了聲音品質(zhì)評(píng)價(jià)中的音色特征，以尖銳度（Acum）為單位。這個(gè)指數(shù)反應(yīng)聲音的頻率特性，與聲音的高頻成分有關(guān)，聲音的高頻比例越大該聲音就越尖銳。影響尖銳度最重要的因素是噪聲信號(hào)的頻譜成分和窄帶噪聲的中心頻率。

3）粗糙度。聲音的時(shí)域變化可以導(dǎo)致兩種不同的結(jié)果：低頻變化產(chǎn)生波動(dòng)度（Fluctuation Strength）;高頻變化產(chǎn)生粗糙度（Roughness）。雖然兩者之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限但當(dāng)調(diào)制頻率大于時(shí)波動(dòng)度逐漸消失而表現(xiàn)為粗糙度。粗糙度表征人們對(duì)聲音實(shí)時(shí)變化的感受，對(duì)聲音的快速調(diào)幅（15-300Hz）對(duì)人的主觀反映的結(jié)果，其單位為asper，1asper定義為1kHz將和60dB的聲音100%調(diào)制70Hz頻率的粗糙度。對(duì)于一個(gè)高于1kHz的純音，最大的粗糙度出現(xiàn)在70Hz的調(diào)制頻率上;而當(dāng)?shù)陀?kHz時(shí)，最大的粗糙度出現(xiàn)在較低的調(diào)制頻率上。