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安静、声浪两手抓,揭秘BOSE车舱声音管理技术

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车东西(公众号:chedongxi)
作者 |昊晗
编辑 |晓寒

车内不只听个“响”,Bose汽车音响神器来了!

随着车载音频的高速发展以及消费者对车内听音的需求不断提升,车内的声学体验已经成为消费者在选车买车时的一个重要指标,各大音响品牌也在车内音效、音质、氛围感营造等方面“内卷”起来。

目前,智能电动车正在快速发展和逐渐普及,传统燃油车内听音环境的头号敌人——发动机噪音已经从根源上解决。而来自路面的各种噪音就取其代之,成为电动车内听音环境的最大敌人,也成为各大音响品牌现在的研发课题。

而Bose率先带来了主动声音管理技术,其中包括引擎谐波降噪技术、引擎谐波增强技术、主动路噪消减技术等四种技术,可以有效提升车内的声学表现。

在Bose主动声音管理技术中,主动路噪消减技术就是路噪的最大克星,其可以通过加速度传感器测量来自路面和轮胎的振动,使用Bose的降噪算法生成反相声学信号,以此达到降噪效果。

除此之外,在Bose主动声音管理技术中,还包括了电动车引擎声模拟技术,可以为电动车的驾乘人员提供听觉上的驾驶享受,并为降噪后安静的座舱添一份灵动。

Bose作为全球顶级音响及声学系统研发企业,正在利用业内领先的音频技术不断优化车舱的声学体验,并为车内音频场景提供更多的可能性。

一、Bose车舱声音管理四大本领 听觉体验再上台阶

相信大部分人认识Bose这个品牌,都是从降噪耳机开始。Bose在消费级主动降噪耳机中的地位不言而喻,其降噪产品也为我们提供了无数次安静的航程、沉静的工作以及平静的思考。

但是,实际上Bose在汽车领域的降噪也拥有20年的研发历史,其发动机谐波降噪技术早在2010年就搭载在当年款的凯迪拉克凯雷德参数图片)车型上。


▲2010款凯迪拉克凯雷德

如果纵观Bose在汽车降噪技术的发展脉络的话,Bose首先推出的是引擎谐波降噪技术(EHC),然后是引擎谐波增强技术(EHE),再是QuietComfort主动路噪消减技术(RNC),最后是电动车引擎声模拟技术(EVSE)。

这四种技术也就组成了Bose主动声音管理技术。

具体来说,引擎谐波降噪技术(EHC)和QuietComfort主动路噪消减技术(RNC)主要负责噪音降噪,前者负责减弱来自引擎和传动系统的谐波噪音,而后者负责消减由道路传递至车舱内的噪音。

可以在不增加更多隔音材料的情况下,通过这两项技术改善车内的噪音问题,突破了传统机械解决方案车重增加、操控性减弱以及燃油效率降低的局限。


▲引擎谐波降噪技术

而引擎谐波增强技术(EHE)和电动车引擎声模拟技术(EVSE)主要负责声音补强技术,前者可以根据不同汽车制造商的不同需求,改善发动机声音,并可以大幅缩短车企调校发动机声音的时间。

而电动车有了模拟引擎声后,电动车也能拥有丰富的驾驶感受,满足电动车主对于燃油车声浪的“怀念”,为驾驶添一份乐趣。

另外,与其他车内被动声音解决方案相比,Bose主动声音管理技术能够自动适应不同的路面、轮胎以及各种变量的车辆特性,在车辆的整个使用寿命期内保持适应性和有效性,而其他车内被动声音解决方案可能无法适应道路或车辆本身发生的变化。

两者的区别可以简单看为“自适应”与“一次性”的区别。

对于车企来说,Bose主动声音管理技术并不挑车型,可以覆盖多个级别的不同车型,并且能跟不同级别的音响系统配合使用,也就让安静的车内空间以及澎湃的汽车声浪不再仅是高端车型的标配,可以真正“飞入寻常百姓家。”

除了Bose主动声音管理技术外,Bose一直以来都非常重视汽车业务。

车东西了解到,目前Bose的汽车音频技术主要包括主动声音管理技术、声音信号导向技术、音频技术、语音技术等,并且Bose已经与保时捷、凯迪拉克、英菲尼迪、红旗、领克等国内外10余家头部车企合作,其技术和产品搭载已经搭载在百余款车型上。

二、耳机降噪只是小CASE 车内降噪才是硬实力

Bose做降噪耳机是个好手,车内降噪一样优秀。

与降噪耳机的原理一样,车内降噪的原理也是通过分析环境噪音,再用扬声器产生反相声学信号,以此实现降噪效果。但是,上述两者的相似性也仅仅停留在原理上,因为在车内要解决的降噪问题要远比降噪耳机要复杂得多。

通常来说,如果把进入车内的噪音按照发声源头进行分类的话,大致可以分为三类,第一是动力系统噪音,包括发动机,变速箱、排气系统的噪声;第二是路噪,由路面起伏导致轮胎和底盘振动传递过来的噪声;第三是风噪,开车过程中由空气动力导致的噪音。

并且,由于车内驾乘者的耳朵与车内扬声器的位置无法保持相对固定的位置,所以需要以座椅头枕为中心形成一个更大的Quiet Zone(安静区域),才能覆盖车内各种人耳位置的相对变化。

Bose汽车系统部中国区工程负责人徐徐表示,如果用一个高尔夫球的大小来形容降噪耳机的Quiet Zone(安静区域),那么车内的Quiet Zone(安静区域)至少要有2~3个篮球这么大。

更大的Quiet Zone(安静区域)也就意味着算法需要更多的运算,同时需要更好地从人耳到麦克风再到车内扬声器的匹配程度,所以实现车内降噪的难度也就随之提升。

对于汽车来说,车内最大的噪音源就是发动机噪音和路噪。在Bose主动声音管理技术中,引擎谐波降噪技术(EHC)和QuietComfort主动路噪消减技术就是发动机噪音和路噪的最大“克星”。

其中,引擎谐波降噪技术(EHC)可以使用汽车CAN总线提供的引擎相关信息,通过在车内布置麦克风,从而连续监测和测量窄频引擎和传动系统的谐波噪音,利用专有的算法找出特定的谐波,通过生成反相声音信号来抵消谐波噪音。


▲引擎谐波降噪技术(EHC)工作原理

而QuietComfort主动路噪消减技术则是在底盘振动产生的噪音进入车舱前,通过分布于车辆四根悬挂上的四个加速传感器检测振动信号,再通过Bose的降噪算法进行运算分析,使车内的音响系统发出反相声音信号,消减驾乘人员听到的低频噪音。


▲QuietComfort主动路噪消减技术工作原理

而对于车内降噪系统来说,降噪算法是排名第一技术能力。“加速度传感器都可以从市面上买到,降噪算法才能代表实力。”Bose汽车系统部中国区工程负责人徐徐告诉车东西。

相较于其他品牌的同类型技术来说,Bose降噪算法能够应对的噪声频率更宽,降低幅度更大,这也就可以覆盖多的应用场景,为消费者带来更好的降噪体验。

具体来说,QuietComfort主动路噪消减技术可以使工作频率范围内的路面噪音平均下降3~6个分贝,而在某些特定的频率可以达到10~15个分贝。如果从能量的角度来说,能消减工作频率范围内一半的噪音能量。

过去,售价在几十万甚至上百万的豪华车大部分都是通过大量隔音棉、双层加胶玻璃等机械手段对车舱内进行被动降噪。而有了Bose这两个车内降噪技术,驾乘人员能明显感受到开启降噪与关闭的差异,可以让售价在十几万的车型也能拥有媲美豪车的NVH表现。

三、不管是油车还是电车 都能让你听得更爽

当然,车内降噪并不是所有人的刚需,也少不了澎湃发动机声浪的簇拥者。

对此,Bose主动声音管理技术中也有两大“法宝”,分别是引擎谐波增强技术(EHE)、电动车引擎声模拟技术(EVSE)。换句话说,不管是油车还是电车,Bose都能车辆“真假”声浪更好听了。

首先,对于燃油车来说,随着多国环保排放法规日渐严格,小排量、少缸数、带涡轮的发动机已经成为现在燃油车的标准配置,越来越多的车企将2.0T四缸发动机作为旗下车型的主销配置,3.0T六缸发动机开始变成高档车的专属,像是V8、V10等大排量发动机更是变成了奢侈品,仅限少数人拥有。


▲保时捷V8发动机

虽然小排量发动机在匹配上涡轮和混动系统后,其动力足可以达到大排量发动机的水平。但是,小排量发动机的声音由于缸数和排量的短板,仍无法与大排量自吸发动机媲美,这也是其被诟病最多的问题之一。

而Bose的引擎谐波增强技术(EHE)就可以通过使用汽车的音响系统和传感器来放大特定频段下的引擎谐波声和其他声音,从而在座舱内部优化传动系统声音,在满足排放法规的前提下,达到汽车制造商理想的声音效果,为消费者带来澎湃的引擎声浪。并且该技术仅针对车内环境,可以从源头上解决由于车辆声音过大而扰民的问题。

除此之外,对于汽车制造商来说,引擎谐波增强技术还可以大幅缩短调校汽车发动机声音的时间,并更好地展示各个品牌发动机声音的DNA。

据了解,车企以往在调校车辆发动机声音时,通常需要不断调整排气系统中的部分腔体容积等参数,之后再去跟整个排气系统、动力系统进行匹配。这样一来,调校一辆车的发动机声音的周期就会非常长。

而Bose的引擎谐波增强技术(EHE)可以让工程师更为直观和快捷地调整汽车的发动机声音。Bose汽车系统部中国区工程负责人徐徐告诉车东西:“大部分车企一个星期就能完成对整车发动机声音的调校,如果复杂一些的模式,可能会两个星期。”


▲引擎谐波增强技术(EHE)工作原理

如果说小排量汽油车的引擎声还可以靠增强的话,那么电动车想要拥有引擎声浪就只能靠模拟了。

Bose的电动车引擎声模拟技术(EVSE)通过分析车辆数据,并应用Bose专有算法来生成可以动态调节的模拟发动机声音。

在这套技术中,算法仍是Bose的最大优势。车辆的功放系统可以与车辆进行实时通讯,获得车辆实时的“电门”位置、车轮转速以及电机转速等信息,并根据这些数据优化算法,从而将模拟的引擎声更加自然地播放出来。

举个例子来说,当你踩电门踩得更深更猛,车辆的声浪也会更激烈。


▲电动车引擎声模拟技术(EVSE)工作原理

总的来说,引擎谐波增强技术(EHE)和电动车引擎声模拟技术(EVSE)都是在环保排放法规日益严格的当下,尽可能地给燃油车型和电动车型带来更好的声音体验,丰富驾驶乐趣。

四、车内智能音频是新战场 Bose已领先一步

如果追溯汽车与音频的渊源,从最早在汽车上安装无线电收音机,到现在车辆上丰富的音频系统,可以说车载音频一路陪伴着汽车产业不断发展。

过去,各大车企以及音响品牌在车内声音体验上比拼的都是音质、功率、隔音材料等参数,而在未来智能电动车时代,主动声音管理技术将成为判断汽车是否智能的重要标准之一。

在2018年IHS Markit发布的汽车技术消费者调查中,其曾邀请超过1000名车主就14种高级汽车音响功能的重要性给出意见,并分为三个意见等级,分别为重要、无所谓、不重要。


▲IHS车载音响调查结果

在全球受访的车主中,普遍认为高级汽车音响中最重要的三个项目为优秀的音质、环绕声以及主动降噪技术,其中主动降噪技术更是有超过56%的受访车主认为重要,其重要程度与环绕声一致,属于并列第二名;如果只聚焦中国的车主,那么有接近80%的受访车主都认为主动降噪技术是重要的,仅有8%的受访车主认为不重要。


▲IHS车载音响调查结果

在高级汽车音响中,音质、环绕声的重要性当然不用多说,可以算是各大车载音响厂商的“基本功”,而主动降噪技术则更像是bose的“独门绝技”。从上述数据来看,车辆的主动降噪技术的重要性已经远超音响的功率、音量、3D音效等配置。

并且,用主动降噪的方式解决车内噪音问题,由于可以减少隔音材料的使用,那么就可以在一定程度上提升车辆的续航水平,更符合电动车未来的发展趋势。

目前,除了Bose之外,众多国内外音频厂商也在积极研发车内降噪系统,并已经逐步开始进行量产上车前的测试与准备。

相较于其他竞争对手,Bose早在2010年就已经将EHC引擎谐波降噪技术量产。在QuietComfort主动路噪消减技术(RNC)上,Bose凭借在降噪领域多年的工程经验以及较为领先的软件算法优势,该技术将在未来几年内逐步实现量产上车。

随着QuietComfort主动路噪消减技术的加入,Bose的主动声音管理技术将更加完善,降噪这块Bose的金字招牌将在汽车行业继续闪耀。

除了降噪技术外,Bose在语音技术,辅助驾驶等方面也有相应布局。凭借40年的研发经验和多项技术创新,Bose在这个新战场显然已经取得领先地位,也将为Bose在智能电动车时代带来新的增长机会。

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