世界从此安静了 解读凯迪拉克ANC主动降噪技术

  1. 2017-10-05 11:06
  2. 来源:CarCAV.com
  3. 作者:cuili
  4. 责任编辑:CarCAV李娟
    前言:噪声,也称噪音,是让听到它的人和自然界带来烦恼的、不受欢迎的声音。影响人们工作学习休息的声音都称为噪声。对噪声的感受因各人的感觉、习惯等而不同,因此噪声有时是一个主观的感受。一般来说人们将影响人的交谈或思考的环境声音称为噪声。——摘选自《维基百科》




    遥想当初,早在凯迪拉克XTS上市之时,ANC(Active Noise Cancellation)主动降噪技术就已悄然的从汽车世界走入了我们身边,根据凯迪拉克官方描述,XTS系列利发国际通过位于发动机转速和车舱内的麦克风来判定并收集环境噪音,同时通过音响来发出相反的波抵消,原理类似于我们目前使用的主动降噪耳机。但主动降噪技术运用于非耳机产品线上的案例并不多,主动降噪技术能否在今后人们日常生活中起到作用?在探讨这个话题之前,先让我们来简单了解下降噪技术。

    多年来,无数研究者都在致力于如何降低噪音来还给用户一片宁静。目前来看,根据降噪原理划分大致分为两派,被动降噪(物理降噪)和主动降噪(有源降噪)。被动降噪很好理解,它就是通过材料的特性来阻隔噪音,例如入耳式耳机,公路隔音带等等。而主动降噪则是“智慧型”降噪方式,效果好并且可控性出色,被誉为未来的降噪方式。



    说到主动降噪,就不得不提到大名鼎鼎的Bose;不管是它所出品的耳机还是音箱,甚至是山寨货,只要和声音有关的事情,我们都可以见到它的身影。而最早的降噪技术,其实就是出自于Amar G. Bose博士之手,也就是Bose公司的创始人。在一次飞行旅途中,Amar G. Bose博士发现飞机所发出的噪音严重影响到了它使用耳机欣赏音乐,随后,发明消除噪音技术这件事就被正式列入研究,而这一切的出现都是那么的顺其自然。

    而在那之后不就,第一款Bose的降噪耳机就诞生了,之后十余年中,他们还推出了一系列产品,但都仅限于军队使用,直到2000年时,Bose才推出了QC®有源消噪耳机,至此一股新的热潮便在耳机界掀起了。然而,Bose对ANC(Active Noise Cancellation)主动降噪技术的研究并不止满足于在耳机方面上,Bose通过一系列的研究后,成功的将ANC主动降噪技术使用在了运用在了汽车上。经过10余年的发展,Bose ANC主动降噪技术如今已相当成熟。凯迪拉克XTS就标配了这样的ANC主动降噪技术。



    主动降噪的原理说起来很简单,类似于我们日常使用的降噪耳机:两个频率和幅值相同,相位相差180度的正弦波相叠加后会互相抵消。这一技术在车内的使用,则还是近期才刚刚开始。其工作原理为:在车舱内特定区域安装的麦克风接收到的噪音信号、发动机的转数信息会输入到车载功放,而功放会利用内部独特的算法,令车载扬声器发出一个与引擎二次谐波噪音反相的波形。由于波的干涉效应,两个反相波形的声波在空中相遇时会相互抵消,从而使得车舱内二次谐波噪音水平大幅降低。而车内安装的麦克风,能持续监测、测量动力系统传导到车舱内的噪音,实时调控扬声器发出的反相波的波形和幅度,从而让车内乘客,摆脱车辆运行时的噪音困扰。

    凯迪拉克XTS上所搭载的ANC主动降噪技术正是利用此原理实现噪音消除的效果,原理和飞机上头等舱的主动降噪耳机大致相同。Bose知名QC降噪耳机都是通过反相声波来消除噪音,它们的物理原理相似,但分别是为了解决不同的问题而设计。

    需要说明的是,Bose降噪耳机可以抵消一个比较宽泛的声音频率,因为它的消噪范围是一个小而可控的耳罩环境内(相当于一个高尔夫球的大小的范围),能够很精确地抵消波长较短的高频噪声。



    而ANC主动降噪技术需要对较大范围内的噪声进行管理和控制,如果要针对频率较高的噪声进行管理,就需要增加车内麦克风的数量。而由于高频声波波长较短,很容易出现局部有效消噪,而局部噪音被增强的情况发生,所以Bose主动声音管理技术属于窄频消噪(也就是针对特定频率的噪音进行精确打击),它能有效地针对发动机传导到整个车舱内较大空间的特定频段的低频噪音。这些特定频段由汽车厂商指定,以实现他们理想的车舱声音特征,而Bose的工程师则根据每辆车独特的声学特征制定解决方案。



    另外,主动降噪也不是将发动机的噪音全部隔绝掉,而是有选择的处理各种不合适、不悦耳的噪音,理想的发动机声音会随着发动机转速的提高而线性增加,这正是汽车制造厂商不断调校所追求的发动机声音特性目标。但是由于二次谐波的存在,发动机声压会变得高低起伏,完全背离线性特性。而Bose主动声音管理技术,并不是消除全部发动机的声音,而是消除恼人的、令听觉不适的二次谐波噪音(booming),让车舱内的驾驶员听到更安静、更平顺、更悦耳的发动机声音,从而增加驾驶乐趣。

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