比 AirPods Pro 还能打,他们怎么让一辆车降噪?


拥有一对 AirPods Pro,成为了当下人们追求的时尚。它小巧轻便,并拥有强大的降噪能力,迅速变成飞机和高铁上的神器。

要知道,除了飞机高铁,人们每天驾驶汽车也在遭受噪声的攻击,耳机在这时就失去了它的作用。如果我们要享受安静的车内空间,在耳机上的主动降噪技术就派上了用场。近日,现代宣称公司研究人员已经开发出了一种更先进的车内主动降噪技术。该系统被称作道路主动噪音控制(Road Active Noise Control),简称 RANC。现代声称,它具备更多的传感器和计算能力,可抵御驾驶舱内的大多数噪声。

降低一半噪音

目前广泛使用的主动降噪技术(ANC)已经应用了几年时间,其原理主要是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波,将噪音中和,从而实现降噪的效果。在车内也是一样的道理,系统在检测并分析驾驶舱内声音后,可以通过麦克风发出反向声波,消除不想要的噪音。

但主动降噪技术也存在一定缺陷:它仅在某些情况下才有效。例如,在消除恒定或可预测的噪声时,降噪技术才能发挥最大功效。轮胎或发动机发出的声音到达乘员的耳朵仅需大约 0.009 秒,ANC 也无法完全抵消次声波(频率低于 20Hz 的声音),这些都受限于主动降噪技术的处理能力。

         RANC 系统的主动降噪原理 | cnet

而现代的 RANC 系统可以实时分析一系列噪声类型。消除它们后,它会精确地发出反向声波,从而结束各类喧闹声音,甚至从道路上传来的噪声。

为此,RANC 使用了加速度传感器,这是一组套件,可检测车辆在道路上行驶时发出的振动。计算机会分析此信息,进行处理并从数字信号处理器(DSP)发出反向声波。全部过程仅需 0.002 秒。现代方面表示,RANC 系统可以准确地检测,分析和抵消影响驾驶员,前排乘客和后排乘客的噪声,从而将整车内噪声降低了 3 分贝,相当于车辆内部噪音的一半。

         现代称 RANC 系统可将车内噪音减少一半 | cnet

现代汽车表示,公司花了六年的时间才准备将 RANC 版本投入批量生产。过程中,包括韩国先进科学技术研究院,WeAcom、BurnYoung 以及 Harman 的音频专家都提供了帮助。

正在普及的降噪技术

2010 年,凯迪拉克旗下的凯雷德首次装载了与 BOSE 合作研发的主动降噪系统,之后凯迪拉克在全系车型上推广了这项技术。随后,英菲尼迪、讴歌、雷克萨斯等厂商都在自家部分车型当中搭载了主动降噪技术。

         凯迪拉克在全系车型上都搭载了降噪技术 | 通用汽车

说到 Bose,这家降噪技术最出名的公司之一,也正在研发更先进的降噪技术,并将于 2021 年搭载在量产车型上。Bose 方面曾公开表示,自 2010 年以来,其汽车部门为汽车制造商(如上文的凯迪拉克)提供了引擎谐波降噪技术(EHC),可减少不良的发动机噪音。2019 年 1 月,Bose 发布了 Bose QuietComfort 主动路噪消减(RNC)技术,官方说明是这样的:

安装在车身上的加速度计使 Bose 算法能够连续测量产生噪声的振动。然后,此信息用于计算声学消除信号,该信号通过车辆的扬声器传递以降低目标噪声。放置在驾驶舱内的麦克风监控残留的噪声水平,使系统能够调整控制信号以在不同的路面上实现最佳性能。

         车内的麦克风实时输出数字信号以保证降噪 | Bose 官网

听起来是不是和现代说明的技术有些类似?两种技术均通过加速度传感器来收集噪声,利用算法输出信号降噪。从这种「英雄所见略同」的策略可以看出,未来一段时间内,类似于主动降噪的技术将会逐渐上车,成为标配。

过去我们提到车内「安静」,原因是汽车制造商们花了大力气打造汽车内部的密闭性,关于这一点,一个国际标准是 NVH,即噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。

怎样把车门密封性做到更好、玻璃窗应该多厚、底盘结构怎样设置,用多少刹车片消音剂,都是车企应该考虑的事情,也是一项技术。有统计资料显示,整车约有 1/3 的故障问题是和车辆的 NVH 问题有关系,而各大公司有近 20% 的研发费用消耗在解决车辆的 NVH 问题上。

但是,现在提到让车内更安静,主动降噪技术似乎可以独当一面。利用数字信号来抵消胎噪、发动机噪和风噪,让这件事情看起来更加简单,只是用一项技术就能代替繁杂的工序,但对于技术的要求上,或许我们可以说,它变得更难了。

         奥迪降噪技术图解 | 奥迪官网

车企不需要再花如此大的力气,将所有材料都做到强密封性,大量利用隔音棉和消音剂把一辆车打造成铁盒子,一项技术就能替代许多材料。并不是说打造成密封性较好的车辆是一件坏事,只不过主动降噪技术能够减少对其中某些物品的需求,从而减轻车辆重量,能改善燃油经济性。

这一点在电动汽车上尤为明显。虽说缺少了发动机噪声,但胎噪和风噪对于电动汽车内部仍是一项巨大的考验,何况电动汽车已经有了足够重量的电池。

现代汽车表示,RANC 系统将应用到即将面世的 Genesis 车辆中。现代拥有 RANC 核心技术的专利,包括信号选择方法和传感器位置。当然这不是最重要的一点,不论何种方式完成车内降噪,技术的普及,形成大规模应用,对于司机和乘客都是一件大幅提升体验的事。而在汽车成为第四空间的道路上,这项功能成为了一条强有力的证明。

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