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打造移动音乐厅,奥迪中国举行「奥迪科技日-声学系统」活动

Q4 e-tron 将成为奥迪首款搭载 Sonos 音响系统的车型

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4 月 28 日,42 号车库受邀参加「奥迪科技日-声学系统」活动,通过线上形式连线到奥迪德国总部的声学策略师 Tobias Gründl 博士和音响系统开发项目总监 Michael Wisniewski 博士,从车内声学系统基础到奥迪团队的应对策略,详细了解了奥迪在声学方面的理念。

车内的噪音有哪些?来自哪里?

奥迪表示,汽车内的背景声音来自各种混合在一起的噪声和声音。一般驾驶员频繁听到的驾驶噪声包括发动机的声音、轮胎在道路上滚动的声音,以及底盘气流发出的空气声学噪声。除此以外,还有一些短暂出现的噪声源:车窗升降器轻轻的转动声或门关紧的声音。

理想状态下信号音和信息音应当流畅而不突兀地传达功能信息,其中就包括信号灯的咔哒声和 MMI 显示屏触控操作的声音反馈。按键和开关启动时应当产生轻柔而明显的声响。只有在必要情况下,车辆才会发出干扰性警示音,要求乘客注意力高度集中。

奥迪如何对干扰噪音溯源?

奥迪从整体上考虑减噪问题。从整车到底盘开发到质量保证,来自整车、车身开发以及质量保证领域的专家组成「噼里啪啦」(Rustle and Rattle)团队进行协作。奥迪每一辆新车都会在道路、振动车道和脉冲(hydropulse)设备上接受团队专家的测试和评估。

脉冲设备指的是使车辆振动的四柱伺服液压测试台架,在最高 50 赫兹的低振动频率下,车辆振动时乘客舱会出现嘎啦声和吱吱声。为检查和找到噪声来源,奥迪会测试单个零件或整个底盘的振动反应。噪声出现处不一定能听到声音。车辆的声振平衡对驾驶者的舒适度有明显影响。

内燃机汽车和电动车在声学系统上有区别吗?

与内燃机不同,电机几乎不会产生任何震荡、振动或机械噪音。在电动车环境中,以前没那么容易听见的噪声可能会更突出,包括空气声学和轮胎滚动声。奥迪则尽量最小化噪声影响。

奥迪以 e-tron 为例,表示 e-tron 车型上所有可能通过底盘传输的噪声都采取了特殊的隔音措施。底盘中所有设计的开口和腔体都填充了超细纤维绒布,轮舱则铺设纺织布料和超细纤维绒布吸收声音。除此以外,如地板等相关表面都覆盖了能减少金属板振动的特殊材料。

车辆前围有复杂的多层结构防止前方噪音侵入内部,车辆后部亦采用类似装置,因为新的电动车架构额外添加了后轴电机。另外,电机以降噪胶囊结构完整包裹。甚至地板下的覆层也有吸声设计。车内地板上铺的脚踏垫背后使用泡沫制作,保持车内安静。奥迪 e-tron 内部舒适氛围的第二大关键在于空气声学设计。一般车速达到每小时 85 公里及以上时,风噪声最为明显,而奥迪 e-tron 在车门密封条、外后视镜和排水沟槽等细节处都进行了抗噪设计。

奥迪是否也使用了放大车内声音或主动抵消声音的技术?

近年来,主动声学处理技术愈发重要。例如,主动降噪(ANC)可以减小部分发动机声音。该系统以 ANC 麦克风为基础,这些麦克风内置在车顶内衬,用于测量车内声级。控制装置反转噪音声波,并通过重低音扬声器发射反相声波。另一方面,奥迪 SQ5 TDI 在排气系统中设有执行器,使发动机声音更动态饱满。在奥迪 e-tron GT 中,驾驶模式选择系统下的音频系统可以产生运动感音效。

车内如何营造愉快却不扰人的氛围?

奥迪表示这是声音开发人员的职责所在。他们负责处理所有声音,在必要时调整、抑制或增强声音。除噪音源外,每辆汽车本身作为声学空间也带来了特殊挑战:乘客坐在不同位置时,空间容积根据车内人数的变化而变化。有些车配备全景车顶,有些车则没有。另外,织物等内饰材料或皮革覆盖物对声音的反射或抑制有所不同。最重要的是,声音从扬声器传至听众的耳朵所需时间也不同。

3-D 音响系统如何运作?

3-D 音响指在声学上能够重现空间内所有三个维度的音响。录音技术刚出现时,声音通过单一扬声器再现——单声道。无法实现立体声,声音是扁平的。20 世纪 60 年代,立体声出现:两个麦克风从不同位置记录音乐。回放时,录制的音频信息——单声道信号分配至两个不同的声道,通过一左一右扬声器播放。由此声音出现了空间感,即立体声效果。「1-D」就是指这种立体声。

「2-D」指环绕声。这种多声道技术大约从千禧年伊始就已广泛应用。音乐出自一个重低音扬声器和位于前面、后面和侧面的几个扬声器,根据扬声器数量不同,有 5.1 和 8.1 标准之分。在技术层面,每个声音效果会分配给一个扬声器或分配给一个特定的扬声器组。

要达到 3-D 音效,需要一个技术水平更高的附加声源。当前奥迪 Q7 车型就搭载了提供 3-D 音效的 Bang & Olufsen 音响系统,该音响系统为此使用了几个附加的宽带扬声器,内置在 A 柱中,扬声器则内置于 B 柱以及车顶内衬,希望为驾乘者提供音乐厅般身临其境的音质。

数字化在声学发展中扮演什么角色?

与对应的车型相协调是声学发展的一个核心要素。奥迪针对这些特殊要求开发了 sound CUBE 音响系统,以减少多版本问题和相应的开发时间。此外,奥迪使用通过统一音频总线操作的功放器,这也简化了系统架构。

在数字声音实验室中,奥迪通过虚拟技术完善新的声音解决方案。团队设有参考室、消声室、气候室等设施,可以模拟温度范围,观察扬声器等硬件的运行状态,利用仿真模拟进行调整,由此分析虚拟参考空间中每个座位的声音配置,以确保每位乘客在所处位置获得最佳的听觉体验。


(消音室)

奥迪与 Sonos 的合作

通过 Q4 e-tron,奥迪与新伙伴 Sonos 合作,以重低音吸引年轻目标群体。在 e-tron 之后,奥迪与 Sonos 的合作还会延展到今年年中推出的紧凑型级别其他车型上。

奥迪的声音开发人员目前正在研究什么?

奥迪认为沉浸式音效是全新娱乐体验中的重心。与传统的 3-D 环绕声不同,沉浸式 3-D 声音是面向对象的。在此过程中,音频文件中的声音已与元数据连接,这些元数据涵盖精准信息,负责声音在实际空间中的对应播放方式和位置,再现了录音时的声学场景。

此外,奥迪也在研究车上用智能手机进行蓝牙连接播放音乐这一使用场景。由于蓝牙无线技术的带宽有限,有时会出现音质受损的情况。对此,奥迪计划通过内置的 SIM 卡和高性能接收器模块,把汽车本身作为接收器,实现多声道音频流。

同时,奥迪方面表示,OTA 不太可能升级音响系统表现。奥迪考虑过这个问题,将来可能会增加新功能,但系统的总体表现不会通过 OTA 进行改动。

专注于优化汽车背景噪声的团队

奥迪「噼里啪啦」(Rustle and Rattle)团队专注于汽车噪声追踪、分析和修正。为实现这一目标,声学专家在振动车道、脉冲设备和振动台架等强烈振动的环境中测试车辆,并使用日常词汇描述并区分出现的噪声。

为寻找噪声来源,声学专家往往要检查整个车辆以及关键材料配对、清障并检测空气动力效果以定位噪声。团队所提出的意见有时可以促进零件质量提升,有时能发现生产纰漏,甚至构造本身造成的问题。因此「噼里啪啦」团队从初期就参与到车辆开发中,以保证即便车辆构造愈发复杂,内部的噪声却越来越少。

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