汽車(chē)左門(mén)門(mén)噪聲的主觀偏好性評(píng)價(jià)

汽車(chē)左門(mén)門(mén)噪聲的主觀偏好性評(píng)價(jià)

汽車(chē)關(guān)閉聲是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸的聲音。它向人們傳遞了一系列復(fù)雜的信息,諸如安全,舒適,可靠性等等,影響著人們對(duì)汽車(chē)品質(zhì)的主觀印象,甚至?xí)绊懙饺藗兊馁?gòu)車(chē)傾向。的確,關(guān)門(mén)聲的好壞與汽車(chē)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法、制造工藝密切相關(guān),是汽車(chē)產(chǎn)品品質(zhì)和性能的一個(gè)重要體現(xiàn)。因此,車(chē)門(mén)關(guān)閉聲品質(zhì)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。很多汽車(chē)企業(yè)就車(chē)門(mén)關(guān)閉聲進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)出具有自己特色的關(guān)門(mén)聲,并將其作為自己產(chǎn)品的一種品牌標(biāo)志。聲品質(zhì)評(píng)價(jià)主要依賴于人們對(duì)產(chǎn)品聲音特性的主觀理解和判斷,所以,聲品質(zhì)不僅與產(chǎn)品的聲音特性這一客觀物理量有關(guān),還與人們對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)知度、人自身的心理狀態(tài)有關(guān)。因此,車(chē)門(mén)關(guān)閉聲品質(zhì)的評(píng)價(jià)包括兩方面內(nèi)容:主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)。本文選取了13輛不同的常見(jiàn)家用轎車(chē),基于主客觀評(píng)價(jià)方法對(duì)其左前門(mén)關(guān)門(mén)聲進(jìn)行了分析和研究,力圖找出人們喜歡的關(guān)門(mén)聲的特點(diǎn)。1對(duì)車(chē)輛鎖閉噪音質(zhì)量的主觀評(píng)估試驗(yàn)1.1車(chē)關(guān)門(mén)聲試驗(yàn)本次試驗(yàn)的對(duì)象是13輛常見(jiàn)家用轎車(chē)。在駕駛員雙耳處采集了左前門(mén)的關(guān)門(mén)聲。在采樣過(guò)程中,為了防止建筑物、墻壁或汽車(chē)等物體反射,要求汽車(chē)與這些大型物體之間的距離大于20米;除了記錄人員和實(shí)驗(yàn)儀器外,被測(cè)汽車(chē)沒(méi)有其他負(fù)載;汽車(chē)所有窗戶均關(guān)閉,輔助裝置停止工作。由于關(guān)閉車(chē)門(mén)時(shí)的力度大小不同將對(duì)樣本產(chǎn)生影響,因此,采樣前經(jīng)一名試驗(yàn)人員多次反復(fù)訓(xùn)練,把握好關(guān)門(mén)的力度后,由其統(tǒng)一操作。每輛車(chē)的關(guān)門(mén)聲采集三次。樣本采集使用的是HeadAcoustics公司的SQuadriga四通道便攜式采集器,分析軟件為ArtemiS7.0。經(jīng)過(guò)聲音的回放監(jiān)聽(tīng)截取,最終得到13個(gè)有效聲音樣本作為本次主觀評(píng)價(jià)的對(duì)象。1.2形成對(duì)比較的半矩陣評(píng)價(jià)聲音的主觀評(píng)價(jià)方法主要有等級(jí)打分法(Ratingscales)、成對(duì)比較法(pairedcomparisonmethod)、語(yǔ)義細(xì)分法(Semanticdifferential)和排序法(Rankorder)。本次試驗(yàn)采用成對(duì)比較法,對(duì)車(chē)門(mén)關(guān)閉聲的偏好性進(jìn)行試驗(yàn)。成對(duì)比較法又稱A/B比較法,它是將聲音樣本成對(duì)播放,聽(tīng)者據(jù)此做出相關(guān)的比較評(píng)價(jià)。此種評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,操作方便,非常適合經(jīng)驗(yàn)不足的評(píng)價(jià)主體使用。將待評(píng)價(jià)的13個(gè)聲音樣本經(jīng)過(guò)排列組合,兩兩比較,得到一個(gè)13*13的評(píng)價(jià)矩陣。設(shè)i,j分別為兩個(gè)聲樣本,在評(píng)價(jià)過(guò)程中評(píng)價(jià)者如果認(rèn)為i比j好,則i得分為1,相反則為-1,如果認(rèn)為i、j相同,則得分為0。在所有評(píng)價(jià)者完成評(píng)價(jià)、剔除掉誤差較大的數(shù)據(jù)后,對(duì)每個(gè)聲樣本的得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和歸一化,最終得到每個(gè)樣本的偏好性得分。在成對(duì)比較法中,聽(tīng)音回放順序?qū)υu(píng)價(jià)結(jié)果沒(méi)有顯著影響,為了避免重復(fù)勞動(dòng),減小工作量,采用半矩陣評(píng)價(jià)。為驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性,在矩陣內(nèi)輔助設(shè)計(jì)10對(duì)i-i比較(相同聲樣本比較)和14對(duì)ij-ji比較(不同回放順序比較),這樣得到的評(píng)價(jià)矩陣內(nèi)共有102對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)。評(píng)價(jià)人員完成每對(duì)評(píng)價(jià)所需時(shí)間不超過(guò)10s,則每位評(píng)價(jià)者完成所有評(píng)價(jià)大約需要17min,符合國(guó)外聲品質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)長(zhǎng)的普遍經(jīng)驗(yàn)(根據(jù)國(guó)外聲品質(zhì)評(píng)價(jià)中試驗(yàn)設(shè)計(jì)的普遍經(jīng)驗(yàn)和方法,每個(gè)評(píng)價(jià)者一次評(píng)價(jià)時(shí)間以20-30min為宜,最長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)45min)。目前汽車(chē)噪聲的主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)對(duì)評(píng)價(jià)人員的數(shù)目、評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)等并沒(méi)有統(tǒng)一的要求和選取標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合國(guó)外經(jīng)驗(yàn)和本次試驗(yàn)的具體情況,本次試驗(yàn)選取了23名在校大學(xué)生作為評(píng)價(jià)主體,年齡在22-26歲之間,自述均無(wú)聽(tīng)力障礙,身體狀況良好,試驗(yàn)之前也對(duì)評(píng)價(jià)主體進(jìn)行了相關(guān)培訓(xùn)。1.3車(chē)輛的偏好性分析評(píng)價(jià)主體對(duì)評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)價(jià)方法的理解程度,以及評(píng)價(jià)主體在評(píng)價(jià)過(guò)程中表現(xiàn)的綜合穩(wěn)定性,直接影響著聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的優(yōu)劣。因此,首先要對(duì)評(píng)價(jià)人員評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性進(jìn)行分析,剔除聽(tīng)音實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)較差的評(píng)價(jià)者的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的剔除是根據(jù)計(jì)權(quán)一致性系數(shù)的結(jié)果來(lái)判斷的,一般要遵循以下基本原則:(1)評(píng)價(jià)結(jié)果中約10%人員的結(jié)果應(yīng)予以剔除;(2)計(jì)權(quán)一致性系數(shù)最好在0.7以上,才能保證結(jié)果具有較高的可靠性。23位評(píng)價(jià)主體中,剔除掉一致性系數(shù)相對(duì)較差的三人,剩下的20人的計(jì)權(quán)一致性系數(shù)均在0.9以上。再對(duì)這20位評(píng)價(jià)人員進(jìn)行Spearman相關(guān)分析,也表現(xiàn)出很高的相關(guān)性,說(shuō)明選用的數(shù)據(jù)是有效的。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和歸一化,得到13輛試驗(yàn)車(chē)車(chē)門(mén)關(guān)閉聲的偏好性得分見(jiàn)表1。這13輛試驗(yàn)車(chē)中,編號(hào)1-5的是價(jià)格在10萬(wàn)以下的精品小型車(chē)。編號(hào)6-9的車(chē)是價(jià)格在10-20萬(wàn)之間的中級(jí)轎車(chē),編號(hào)10-13的車(chē)是價(jià)格在30萬(wàn)以上的高級(jí)轎車(chē)。其中11號(hào)跟12號(hào)車(chē)型完全相同,但是11號(hào)車(chē)行駛里程數(shù)較長(zhǎng)。對(duì)照表1,可以看出,車(chē)門(mén)關(guān)閉聲的好壞跟車(chē)的價(jià)位之間沒(méi)有必然的聯(lián)系,即使是中低檔的車(chē)也可以通過(guò)設(shè)計(jì)擁有較好的車(chē)門(mén)關(guān)閉聲,給使用者以聽(tīng)覺(jué)上的滿足和享受。其中3號(hào)車(chē)得分最高,10號(hào)車(chē)得分最低,12號(hào)車(chē)和13號(hào)車(chē)得分相同。按照偏好性得分從高到低排序?yàn)?,1,2,13,12,5,9,8,11,7,4,6,10。根據(jù)評(píng)價(jià)主體反映的對(duì)評(píng)價(jià)樣本的主觀感受和進(jìn)一步的回放監(jiān)聽(tīng)發(fā)現(xiàn),得分較高的前九輛車(chē)中除掉編號(hào)為5號(hào)的試驗(yàn)車(chē),其余試驗(yàn)車(chē)的車(chē)門(mén)關(guān)閉聲都比較干脆,沒(méi)有雜音。5號(hào)試驗(yàn)車(chē)和剩下的四輛得分較低的試驗(yàn)車(chē)都有雜音,其中5號(hào)試驗(yàn)車(chē)的聲音拖沓;7號(hào)和4號(hào)試驗(yàn)車(chē)的車(chē)門(mén)聲都帶有垮塌的聲音,兩者相比較,4號(hào)試驗(yàn)車(chē)更嚴(yán)重一些;6號(hào)試驗(yàn)車(chē)車(chē)門(mén)關(guān)閉聲帶有一種金屬嘯聲;10號(hào)試驗(yàn)車(chē)既帶有金屬嘯聲,又有垮塌的聲音。12號(hào)車(chē)同11號(hào)車(chē)車(chē)型雖相同,但是12號(hào)車(chē)聽(tīng)上去更干脆。評(píng)價(jià)主體偏向干脆的,低沉的,響度較小的關(guān)門(mén)聲。2啟動(dòng)汽車(chē)噪音的客觀評(píng)估2.1車(chē)載接觸性測(cè)試與心理模型的關(guān)系心理聲學(xué)參數(shù)是描述不同聲音信號(hào)所造成主觀感受差別程度的客觀物理量。采用心理聲學(xué)參數(shù)分析,可以定量地反映聽(tīng)覺(jué)感受的差別,消除個(gè)體的影響。影響車(chē)門(mén)關(guān)閉聲好壞的因素有很多,主要的心理聲學(xué)參數(shù)有響度、尖銳度等等。用ArtemiS7.0軟件計(jì)算得到這13個(gè)聲音樣本的三個(gè)主要心理聲學(xué)參數(shù)(響度、尖銳度和粗糙度)的峰值。下面主要考察這些聲音樣本的心理聲學(xué)參數(shù)值與車(chē)門(mén)關(guān)閉聲偏好性之間的關(guān)系。圖1-圖3中測(cè)試車(chē)輛序號(hào)按照車(chē)門(mén)關(guān)閉聲偏好性得分從高到低的順序進(jìn)行排列。從圖1-圖3中可以看到:(1)得分較高的前四輛車(chē)之間,偏好度隨著各心理聲學(xué)參數(shù)峰值的增大而降低,得分較差的后四輛車(chē)也是如此。(2)12號(hào)車(chē)跟11號(hào)車(chē)車(chē)型相同,但11號(hào)車(chē)車(chē)門(mén)關(guān)閉聲各心理聲學(xué)參數(shù)峰值明顯高于12號(hào)車(chē),偏好性得分則相反,是12號(hào)車(chē)高于11號(hào)車(chē)。(3)13號(hào)車(chē)車(chē)門(mén)聲的各心理參數(shù)峰值是最大的,5號(hào)車(chē)車(chē)門(mén)聲各心理參數(shù)峰值最小,但是13號(hào)車(chē)偏好性得分高于5號(hào)車(chē)。13號(hào)車(chē)與12號(hào)車(chē)的偏好性得分相同,但是兩輛車(chē)心理參數(shù)值相差很大?？傮w上看,人們對(duì)車(chē)門(mén)聲音的偏好性跟車(chē)門(mén)關(guān)閉聲的響度、尖銳度、粗糙度這些心理參數(shù)值之間沒(méi)有直接的線性相關(guān)關(guān)系。2.2車(chē)內(nèi)振幅的波形下面是5號(hào)車(chē)和13號(hào)車(chē)的波形圖。比較圖4和圖5,可以看出,在最大的波峰之后,5號(hào)車(chē)有較多諧波,13號(hào)車(chē)的波形要簡(jiǎn)單的多。5號(hào)車(chē)車(chē)門(mén)關(guān)閉的聲音聽(tīng)上去很拖沓,不夠干脆,雖然它的各心理聲學(xué)參量峰值最小,偏好性得分卻比參數(shù)峰值最大的13號(hào)車(chē)低。2.3不同頻率的關(guān)門(mén)聲樣本的集中能量分析時(shí)頻分析能同時(shí)描述聲音信號(hào)在不同時(shí)刻和不同頻率上的信號(hào)分布,全面地反映聲音樣本的信息。圖6為六輛試驗(yàn)車(chē)車(chē)門(mén)關(guān)閉聲的時(shí)頻圖,是其關(guān)門(mén)聲樣本在整個(gè)時(shí)間軸和聽(tīng)閾內(nèi)的功率譜密度,并用顏色的強(qiáng)弱顯示出來(lái)。分析圖6可以得到以下結(jié)論:(1)偏好性得分最高的3號(hào)試驗(yàn)車(chē),其關(guān)門(mén)聲樣本的集中能量(高功率譜密度)持續(xù)時(shí)間較短,能量值較小(高亮面積較小)。其高頻能量小,低頻比高頻衰減的慢,單個(gè)頻帶內(nèi)的聲壓級(jí)不會(huì)明顯比毗鄰的頻帶聲壓級(jí)大,聲音信號(hào)類(lèi)似于“boot-like”的形狀。而偏好性得分最低的10號(hào)車(chē),聲樣本的集中能量持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),高頻處能量值大,衰減慢。(2)11號(hào)試驗(yàn)車(chē)同12號(hào)試驗(yàn)車(chē)相比,關(guān)門(mén)聲樣本集中能量持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),能量值大,能量衰減慢,這也就是為什么11號(hào)車(chē)關(guān)門(mén)聲聽(tīng)上去略顯拖沓,偏好性得分不高。13號(hào)車(chē)和12號(hào)車(chē)的時(shí)頻圖相似,偏好性得分相同。(3)5號(hào)試驗(yàn)車(chē)的聲音樣本能量值很小,但是其集中能量持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),高頻處能量衰減較慢,跟低頻處衰減速度相差不大,聲音聽(tīng)上去很拖沓。且在20-30Hz頻帶內(nèi)和130Hz附近在整個(gè)時(shí)間軸上一直存在明顯的能量集中,關(guān)門(mén)聲存在干擾音。所以偏好性得分相比能量值較大的13號(hào)車(chē)低。3影響汽車(chē)關(guān)門(mén)聲聲品質(zhì)的因素本文以市場(chǎng)上常見(jiàn)的13款家用轎車(chē)的車(chē)門(mén)關(guān)閉聲為研究對(duì)象,運(yùn)用成對(duì)比較法進(jìn)行了關(guān)門(mén)聲偏好性評(píng)價(jià),并進(jìn)行了相應(yīng)的客觀分析。通過(guò)分析得出以下結(jié)論:(1)就汽車(chē)車(chē)門(mén)關(guān)閉聲而言,人們偏向于低沉的干脆的聲音,討厭拖沓的帶有金屬嘯聲的聲音。關(guān)門(mén)聲品質(zhì)的好壞與汽車(chē)的價(jià)位之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性。也就是說(shuō),通過(guò)設(shè)計(jì),即使是低檔次的車(chē),也可以獲得令人愉悅的車(chē)門(mén)關(guān)閉的聲音。(2)影響汽車(chē)關(guān)門(mén)聲的聲品質(zhì)的因素有很多,這些因素是相互影響的,而不是各自獨(dú)立的。任何一個(gè)因素都能直接影響到車(chē)門(mén)聲音品質(zhì)的好壞,好的車(chē)門(mén)關(guān)閉聲是在所有因素都處于較好的狀態(tài)下才能得到。所以各心理參量值只有在一定條件下才跟車(chē)門(mén)聲的偏好性有線性關(guān)系。(3)波