汽車左門門噪聲的主觀偏好性評價

汽車左門門噪聲的主觀偏好性評價

汽車關(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,影響著人們對汽車品質(zhì)的主觀印象,甚至?xí)绊懙饺藗兊馁徿噧A向。的確,關(guān)門聲的好壞與汽車產(chǎn)品的設(shè)計方法、制造工藝密切相關(guān),是汽車產(chǎn)品品質(zhì)和性能的一個重要體現(xiàn)。因此,車門關(guān)閉聲品質(zhì)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價值。很多汽車企業(yè)就車門關(guān)閉聲進(jìn)行研究,設(shè)計出具有自己特色的關(guān)門聲,并將其作為自己產(chǎn)品的一種品牌標(biāo)志。聲品質(zhì)評價主要依賴于人們對產(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),還與人們對產(chǎn)品的認(rèn)知度、人自身的心理狀態(tài)有關(guān)。因此,車門關(guān)閉聲品質(zhì)的評價包括兩方面內(nèi)容:主觀評價和客觀評價。本文選取了13輛不同的常見家用轎車,基于主客觀評價方法對其左前門關(guān)門聲進(jìn)行了分析和研究,力圖找出人們喜歡的關(guān)門聲的特點。1對車輛鎖閉噪音質(zhì)量的主觀評估試驗1.1車關(guān)門聲試驗本次試驗的對象是13輛常見家用轎車。在駕駛員雙耳處采集了左前門的關(guān)門聲。在采樣過程中,為了防止建筑物、墻壁或汽車等物體反射,要求汽車與這些大型物體之間的距離大于20米;除了記錄人員和實驗儀器外,被測汽車沒有其他負(fù)載;汽車所有窗戶均關(guān)閉,輔助裝置停止工作。由于關(guān)閉車門時的力度大小不同將對樣本產(chǎn)生影響,因此,采樣前經(jīng)一名試驗人員多次反復(fù)訓(xùn)練,把握好關(guān)門的力度后,由其統(tǒng)一操作。每輛車的關(guān)門聲采集三次。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)過聲音的回放監(jiān)聽截取,最終得到13個有效聲音樣本作為本次主觀評價的對象。1.2形成對比較的半矩陣評價聲音的主觀評價方法主要有等級打分法(Ratingscales)、成對比較法(pairedcomparisonmethod)、語義細(xì)分法(Semanticdifferential)和排序法(Rankorder)。本次試驗采用成對比較法,對車門關(guān)閉聲的偏好性進(jìn)行試驗。成對比較法又稱A/B比較法,它是將聲音樣本成對播放,聽者據(jù)此做出相關(guān)的比較評價。此種評價方法設(shè)計簡單,操作方便,非常適合經(jīng)驗不足的評價主體使用。將待評價的13個聲音樣本經(jīng)過排列組合,兩兩比較,得到一個13*13的評價矩陣。設(shè)i,j分別為兩個聲樣本,在評價過程中評價者如果認(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。在所有評價者完成評價、剔除掉誤差較大的數(shù)據(jù)后,對每個聲樣本的得分進(jìn)行統(tǒng)計和歸一化,最終得到每個樣本的偏好性得分。在成對比較法中,聽音回放順序?qū)υu價結(jié)果沒有顯著影響,為了避免重復(fù)勞動,減小工作量,采用半矩陣評價。為驗證評價結(jié)果的有效性,在矩陣內(nèi)輔助設(shè)計10對i-i比較(相同聲樣本比較)和14對ij-ji比較(不同回放順序比較),這樣得到的評價矩陣內(nèi)共有102對評價對。評價人員完成每對評價所需時間不超過10s,則每位評價者完成所有評價大約需要17min,符合國外聲品質(zhì)評價時長的普遍經(jīng)驗(根據(jù)國外聲品質(zhì)評價中試驗設(shè)計的普遍經(jīng)驗和方法,每個評價者一次評價時間以20-30min為宜,最長不應(yīng)超過45min)。目前汽車噪聲的主觀評價試驗對評價人員的數(shù)目、評價經(jīng)驗等并沒有統(tǒng)一的要求和選取標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合國外經(jīng)驗和本次試驗的具體情況,本次試驗選取了23名在校大學(xué)生作為評價主體,年齡在22-26歲之間,自述均無聽力障礙,身體狀況良好,試驗之前也對評價主體進(jìn)行了相關(guān)培訓(xùn)。1.3車輛的偏好性分析評價主體對評價內(nèi)容和評價方法的理解程度,以及評價主體在評價過程中表現(xiàn)的綜合穩(wěn)定性,直接影響著聲品質(zhì)主觀評價結(jié)果的優(yōu)劣。因此,首先要對評價人員評價結(jié)果的有效性進(jìn)行分析,剔除聽音實驗中表現(xiàn)較差的評價者的評價數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的剔除是根據(jù)計權(quán)一致性系數(shù)的結(jié)果來判斷的,一般要遵循以下基本原則:(1)評價結(jié)果中約10%人員的結(jié)果應(yīng)予以剔除;(2)計權(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位評價主體中,剔除掉一致性系數(shù)相對較差的三人,剩下的20人的計權(quán)一致性系數(shù)均在0.9以上。再對這20位評價人員進(jìn)行Spearman相關(guān)分析,也表現(xiàn)出很高的相關(guān)性,說明選用的數(shù)據(jù)是有效的。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和歸一化,得到13輛試驗車車門關(guān)閉聲的偏好性得分見表1。這13輛試驗車中,編號1-5的是價格在10萬以下的精品小型車。編號6-9的車是價格在10-20萬之間的中級轎車,編號10-13的車是價格在30萬以上的高級轎車。其中11號跟12號車型完全相同,但是11號車行駛里程數(shù)較長。對照表1,可以看出,車門關(guān)閉聲的好壞跟車的價位之間沒有必然的聯(lián)系,即使是中低檔的車也可以通過設(shè)計擁有較好的車門關(guān)閉聲,給使用者以聽覺上的滿足和享受。其中3號車得分最高,10號車得分最低,12號車和13號車得分相同。按照偏好性得分從高到低排序為3,1,2,13,12,5,9,8,11,7,4,6,10。根據(jù)評價主體反映的對評價樣本的主觀感受和進(jìn)一步的回放監(jiān)聽發(fā)現(xiàn),得分較高的前九輛車中除掉編號為5號的試驗車,其余試驗車的車門關(guān)閉聲都比較干脆,沒有雜音。5號試驗車和剩下的四輛得分較低的試驗車都有雜音,其中5號試驗車的聲音拖沓;7號和4號試驗車的車門聲都帶有垮塌的聲音,兩者相比較,4號試驗車更嚴(yán)重一些;6號試驗車車門關(guān)閉聲帶有一種金屬嘯聲;10號試驗車既帶有金屬嘯聲,又有垮塌的聲音。12號車同11號車車型雖相同,但是12號車聽上去更干脆。評價主體偏向干脆的,低沉的,響度較小的關(guān)門聲。2啟動汽車噪音的客觀評估2.1車載接觸性測試與心理模型的關(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,可以定量地反映聽覺感受的差別,消除個體的影響。影響車門關(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軟件計算得到這13個聲音樣本的三個主要心理聲學(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)值與車門關(guān)閉聲偏好性之間的關(guān)系。圖1-圖3中測試車輛序號按照車門關(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也是如此。(2)12號車跟11號車車型相同,但11號車車門關(guān)閉聲各心理聲學(xué)參數(shù)峰值明顯高于12號車,偏好性得分則相反,是12號車高于11號車。(3)13號車車門聲的各心理參數(shù)峰值是最大的,5號車車門聲各心理參數(shù)峰值最小,但是13號車偏好性得分高于5號車。13號車與12號車的偏好性得分相同,但是兩輛車心理參數(shù)值相差很大?？傮w上看,人們對車門聲音的偏好性跟車門關(guān)閉聲的響度、尖銳度、粗糙度這些心理參數(shù)值之間沒有直接的線性相關(guān)關(guān)系。2.2車內(nèi)振幅的波形下面是5號車和13號車的波形圖。比較圖4和圖5,可以看出,在最大的波峰之后,5號車有較多諧波,13號車的波形要簡單的多。5號車車門關(guān)閉的聲音聽上去很拖沓,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號車低。2.3不同頻率的關(guān)門聲樣本的集中能量分析時頻分析能同時描述聲音信號在不同時刻和不同頻率上的信號分布,全面地反映聲音樣本的信息。圖6為六輛試驗車車門關(guān)閉聲的時頻圖,是其關(guān)門聲樣本在整個時間軸和聽閾內(nèi)的功率譜密度,并用顏色的強(qiáng)弱顯示出來。分析圖6可以得到以下結(jié)論:(1)偏好性得分最高的3號試驗車,其關(guān)門聲樣本的集中能量(高功率譜密度)持續(xù)時間較短,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,單個頻帶內(nèi)的聲壓級不會明顯比毗鄰的頻帶聲壓級大,聲音信號類似于“boot-like”的形狀。而偏好性得分最低的10號車,聲樣本的集中能量持續(xù)時間較長,高頻處能量值大,衰減慢。(2)11號試驗車同12號試驗車相比,關(guān)門聲樣本集中能量持續(xù)時間長,能量值大,能量衰減慢,這也就是為什么11號車關(guān)門聲聽上去略顯拖沓,偏好性得分不高。13號車和12號車的時頻圖相似,偏好性得分相同。(3)5號試驗車的聲音樣本能量值很小,但是其集中能量持續(xù)時間長,高頻處能量衰減較慢,跟低頻處衰減速度相差不大,聲音聽上去很拖沓。且在20-30Hz頻帶內(nèi)和130Hz附近在整個時間軸上一直存在明顯的能量集中,關(guān)門聲存在干擾音。所以偏好性得分相比能量值較大的13號車低。3影響汽車關(guān)門聲聲品質(zhì)的因素本文以市場上常見的13款家用轎車的車門關(guān)閉聲為研究對象,運用成對比較法進(jìn)行了關(guān)門聲偏好性評價,并進(jìn)行了相應(yīng)的客觀分析。通過分析得出以下結(jié)論:(1)就汽車車門關(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)門聲品質(zhì)的好壞與汽車的價位之間沒有明顯的相關(guān)性。也就是說,通過設(shè)計,即使是低檔次的車,也可以獲得令人愉悅的車門關(guān)閉的聲音。(2)影響汽車關(guān)門聲的聲品質(zhì)的因素有很多,這些因素是相互影響的,而不是各自獨立的。任何一個因素都能直接影響到車門聲音品質(zhì)的好壞,好的車門關(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門聲的偏好性有線性關(guān)系。(3)波