說到降噪,我們最早接觸到這個技術是在降噪耳機上。當你打開降噪后,走在路上會感覺車水馬龍的嘈雜變得非常輕柔,坐在飛機上原本巨大的引擎聲變成了不再刺耳,仿佛坐進了一輛在平坦路面上勻速行駛并且隔音優秀的高檔汽車。可見無論是耳機還是汽車,都對靜謐性有較高的要求,但同時人們早就不追求高封閉的被動降噪所帶來的絕對安靜,一方面,通過主動降噪技術對“有用噪音”的保留才有更好的安全保障,另一方面,一些中低端車型所用材質和設計無法享受更好的靜謐性,這時候主動降噪技術可以彌補這方面的不足。
被動降噪與主動降噪有什么不同?
目前來看,根據降噪原理劃分大致分為兩派,被動降噪(物理降噪)和主動降噪(有源降噪)。被動降噪很好理解,它就是通過材料的特性來阻隔噪音,例如入耳式耳機,公路隔音帶等等。
公路隔音帶
而主動降噪則是“智慧型”降噪方式,它的原理十分簡單,“聲波”是我們中學物理課程中都會學到的理論。聲音的傳播是通過介質的振動來實現,波與波之間如果呈反相則會在理論條件下實現抵消。這就好比平靜的湖中兩組不同方向的波浪相互抵消一個道理。因此,首先要收集噪音的波型特點,然后通過內置的處理芯片運算出反相的波,再通過高還原度揚聲器相抵消。
Bose品牌創始人提出主動降噪概念,最先應用于飛行員耳機
那么主動降噪原理是如何運用到汽車上的呢?這還要追溯到Bose品牌的歷史。在多數人眼中,Bose是一個生產音響和耳機的品牌,它創立于1964年,是全美國最大的揚聲器廠家之一,除了各種音響產品外,其實在主動降噪領域已經有30年的發展歷史了。
1989年,Bose主動降噪耳機推出,但主要用于商業以及軍用戰場上,推出了首款提供飛行員使用的主動降噪耳機,之所以要采用主動降噪耳機,一方面是因為某些噪音是無法通過物理方式隔絕的,另一方面,很多情況下,噪音來自于多方面,我們無法通過傳統方法來進行降噪。
Bose主動降噪從耳機到汽車領域的應用,2010年凱迪拉克首次搭載ANC主動降噪技術
主要是通過監測發動機轉速分析噪音大小來進行降噪的技術( ANC技術就是上文提到的主動降噪技術原理),有效減少了傳導到車內的引擎諧波噪音。
2013年上市的凱迪拉克XTS標配了Bose ANC技術
凱迪拉克XTS Bose ANC主動降噪技術解讀
凱迪拉克XTS上所采用的噪音抑制系統同樣源于BOSE的ANC技術。上面的視頻對XTS的發動機降噪系統的結構和原理進行了解析。
XTS也在車頂安裝了多個用于監控車內噪音的麥克風用于提高降噪質量。
Bose主動降噪技術從ANC到RNC的升級,可根據路噪情況分析消減噪音
在2019年的CES Asia亞洲電子消費展上,Bose給我們帶來了他們的全新的QuietComfort主動路噪消減技術(簡稱為RNC)。
但RNC檢測路噪相比ANC檢測發動機噪音要復雜得多,路噪的采集也比發動機噪音更困難。主動路噪消減技術是一種高效算法,利用車載音響系統主動消減車艙內路噪,帶來更為安靜舒適的駕乘體驗,該算法在更寬的頻率范圍內持續工作,可自適應更復雜的路面,車型選擇輪胎的范圍也增大許多,因為不同的輪胎于地面都會產生截然不同的路噪。這對于如何快速的檢測及處理這些噪音都有著很高硬件及軟件要求,如需在懸架系統上安裝加速傳感器來測量輪胎和懸掛系統的振動情況,然后通過RNC算法快速通過揚聲器發出相同頻率的反相聲學信號,抵消噪音。
現代與Harman合作推出的RANC環境降噪技術,智能篩選車外“有用噪音”
現代與Harman合作推出的RANC環境降噪技術也同樣運用了ANC的基礎技術,同時增加對車內外周圍環境噪音篩選過濾的智能化技術。來自周邊環境的無規律噪音只需要0.009秒就會傳入用戶耳中,如果更快的分析這些無規律聲波同時快速逆向發出反相波呢?為了解決這一問題,現代希望通過全新的車載芯片以及傳感器來感知道路振動,通過快速的噪音分析,在0.002秒之內完成逆向聲波的遞送。
RANC環境降噪技術保持可控制車內噪聲
RANC能夠通過特殊的信號與傳感器位置在車輛行駛時對車內前后排產生的噪音進行精確的分析與計算,并可將車內噪音降低3dBA,這也是RANC技術的核心所在——不要小看3dBA,在聲壓領域,3dBA相當于將噪音減少一半。
RANC環境降噪技術篩選車外“有/無用噪音”
RANC值得一提的是,它能夠快速智能的分辨聲音,RANC系統中的麥克風將實時監測車外噪音,以便于正確識別“有用噪音”與“無用噪音”,一旦檢測到無用的噪音會屏蔽掉,而檢測到其他車輛的喇叭聲或者是警笛警告聲就會將其放入駕駛艙內,以保證駕駛員能夠實時了解路況,更加安全。未來現代將RANC技術搭載于Genesis全新大排量車型和電動汽車上。
總結:汽車主動降噪技術發展近10年,隨著路噪、車內外噪聲更為復雜的情況,一輛好車的定義也絕非是封閉性所帶來的絕對安靜才是好,通過越發智能的主動降噪技術在屏蔽掉“無用噪音”的同時還能傳導“有用噪音”會給駕駛員,才能帶來更安全的保障。另外,未來無論是電動汽車還是傳統汽車運用智能的主動降噪技術將會進一步減少密封材料的使用,同時對那些胎噪較大但耐磨性很好的輪胎更具包容性了。


