车载音响系统的主观评价与测量的分析和研究

摘要：本文介绍了一种新的对车载音响系统产生的音质进行主观评价的方法。该方法采用了可听化技术，可以将汽车本身产生的噪声加入到主观评价中，对不同品牌汽车的音响系统进行听力测试时进行分析。本文介绍了该主观测试的具体流程，并着重于问卷中问题的选择和所采用的权重。该方法的主要创新在于，简化了音响系统客观评价的工作量和难度，并且评估结果具有较高的可信度。

关键词：车载音响系统;声学性能指数;听力测试;主观评价

1引言

汽车音响系统的评估通常是结合客观测量和主观听力测试来完成[1]。后者的工作量较大且评估结果存在较大差异性，因为受试者必须坐在每辆车上，评估通过音响系统播放的预定义音乐样本。而且忽略了发动机和轮胎产生的噪音，主观评价一般是在发动机不运转的情况下进行的[2]。通过使用可听化技术可以对不同车辆的音响系统进行比较主观评价[3]，主观评价中使用的音轨不记录在车厢内，而是通过将原始信号与双耳信号进行卷积，由此来重建先前为音响系统的每个通道测量的脉冲响应，加上汽车的噪声，也基于平均噪声谱的实验测量进行合成。本论文的主要工作是介绍该方法的具体流程并对其进行分析，以完善研究过程中的目标[4]。

2主观评价方法

2.1车内噪声的测量

在测试的9辆车中，对每辆车在不同速度下的车内噪声进行了初步测量。试验在公路上进行，速度分别为90、120和140 km/h。声音信号收集话筒安装在驾驶员躯干模特身上，放置在驾驶员一侧的座椅上。话筒通过一个声级计连接到一个DAT记录器上。每个磁带上都记录了一个初步的94 dB，1kHz的校准信号。在每种车速下，为每辆车记录20分钟的声音样本。在测试实验室中，通过实时分析仪回放和分析DAT记录，并将1/3倍频程光谱存储到磁盘并转换为电子表格。背景噪声记录没有直接与可听信号混合，噪声信号具有所需的频谱，被用作形成人工背景噪声的成形滤波器。

2.2系统脉冲响应的测量

对于听者的给定位置，必须测量4个脉冲响应，从每个通道到听者头部两侧的耳朵。脉冲响应测量采用MLS发生器和去卷积器，用于从麦克风信号记录中恢复脉冲响应，两者均以44.1 kHz的采样频率运行。该信号来自于笔记本电脑中16位音板的输出，通过插入每辆车的音乐播放机中的电磁耦合器输入音响系统。发现该耦合器引入了不均匀的频率响应，但通过适当的逆滤波器很容易均衡测量结果，从而消除这种影响。使用双耳仿真头记录信号，将其放置在驾驶员位置，并利用笔记本电脑的线路输入端口，对通过自制前置放大器适当预放大的麦克风信号进行采样。

由于在这种情况下，每个脉冲响应相对于其他脉冲响应的绝对延迟和增益非常重要，因此测量时将单个麦克风连接到电脑右声道输入中，而左声道输入直接连接到信号输出，通过这种方式，每个测得的立体声脉冲响应在左声道上始终包含相同的电环回信号，具有最大振幅和恒定延迟，在右声道上包含测得的脉冲响应，具有适当的延迟和相对振幅。剥离左声道信息后，将4个测得的脉冲响应信号打包成两个立体声脉冲信号，并以WAV格式进行保存。

3信号处理

3.1声场可听化

信号处理由三个不同的步骤组成：卷积、噪声叠加和向受试者回放。第一步是使用新的卷积器软件来完成的，该软件允许立体声原始信号与两个独立的立体声脉冲响应信号同时卷积，因此整个过程快速可靠，分析结果可以立即收听，或以WAV格式文件保存在新文件中。原始信号是各种音乐的样本，从商业数字CD传输到硬盘中。通常情况下，为测试选择的声音样本长度在30秒到1分钟之间。

3.2背景噪声模拟

卷积完成后，利用声音编辑程序的标准功能生成等效背景噪声，我们首先生成“空间立体声”噪声，然后应用适当的频率滤波，直到以90 km/h的速度计算出的1/3倍频程谱，误差接近测量值的±1 dB。同时考虑到整体信号振幅，卷积信号与背景噪声混合，从而将受试者耳朵处音乐的绝对等效声压级调整为90 dB。

在听重构信号时，与音乐相比，发现背景噪音似乎太高了，这是因为我们的大脑在开车时只专注于音乐，而忽略了环境噪音，为了让每个人都能记住他在真实汽车上的聆听体验，噪音比真实汽车低得多。

3.3主观评价系统

为了向受试者呈现重建的声音信号，采用了两种再现系统：第一种是使用扬声器，第二种是使用耳机。为了不影响评价结果，需要对每只耳朵进行适当的均衡，对于耳机，通过使用适当的均衡FIR滤波器对每只耳朵的信号进行卷积来完成，而扬声器再现系统需要串扰消除方案，这是为了避免来自左扬声器的信号到达右耳，或者右扬声器的信号到达左耳。

为了使声音样本的播放过程自动化，并表达对每个声音样本的主观判断，开发了一个软件工具平台。采用WAV播放器配备图形界面，用于收集对一组预定义问题的回答。WAV文件和一系列主观题存储在ASCII文件中，因此同一程序可用于不同的主观测试。每个问题都表示为两个反命题术语（如愉快-不愉快），测试者必须在它们之间进行选择标记，以5段为尺度。因此，每个响应都由一个数值表示，范围在1（最差）到5（最好）之间;3表示反应在中间。

4结论

对主观结果的初步分析表明，可听化技术使得利用汽车之间的差异成为可能，因为其他可能影响主观结果的因素保持绝对不变。与直接进行双耳记录的传统技术相比，进行实验所需的总时间大大减少。通过对测量的脉冲响应进行数字滤波，直接评估对音响系统的任意修改对音质的影响，以确定其最优的特性。主观结果与已知的设计标准一致，该标准要求车厢内的低噪声、合理平坦的频率响应、无失真以及频率响应向低频的广泛扩展。

参考文献

[1]王若波.关于音响系统的音质评价方法[J].家庭影院技术，2016（03）：106-107.

[2]刘永明，刘少卿，李明峻，侯卫国.车载音响系统抗振可靠性仿真[J].机械设计与制造，2017（12）：195-198.

[3]曾桂华.车载音响的搭配原则和方法探析[J].时代汽车，2019（15）：127-128.

[4]郭天娇，孙越.车载音响单元自动化测试系统的开发[J].汽车实用技术，2016（12）：125-128.

作者简介：李胜旺（1973-），男，汉族，籍贯吉林省吉林市，大专学历，现就职于寧波艾思科汽车音响通讯有限公司，主要从事技术研发工作。