车载环境下的噪声分析
作者：凌逆战
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想要降低汽车噪声，就要了解汽车室内噪声环境，
汽车噪声系统框图
外部激励：风噪、路噪以及环境噪声等激励噪声
内部激励：悬架系统、变速箱系统、发动机等系统在行车时造成的 振动激励噪声
车腔噪声以非线性形式传导，通常将其传导方式分为固体传导和空气传导
- 固体传导：车辆悬架系统、发动机、变速器、制动系统等振动部件通过汽车底盘传输至车身，后经车身的振动产生辐射噪声引起车腔内的噪声
- 空气传导：汽车行驶时与空气摩擦噪声等通过壁板辐射进入车内的噪声
汽车的主要噪声源和传播途径
由于被动噪声控制(Passive Noise Control，PNC)技术，使用高效的隔音吸音性强的材料吸收辐射噪声。由于 PNC 技术能很好的吸附高频噪声，起到有效的缓解车内噪声的作用。
但是 PNC 技术用于抵消车内的低频段噪声不会起到良好的效果，相反由于材料价格昂贵、质量大会对汽车的生产装配造成很大的困难，而汽车车腔内的噪声又以低频噪声为主，所以 PNC 技术在处理车内的低频噪声具有很大的劣势。
注意：汽车车腔内的噪声又以低频噪声为主，因此回声消除、车载降噪等算法的目标也主要是低频噪声，还有人说话的声音。
车内噪声的来源和传播路径
动力系统、进排气系统、冷却系统等声源产生的噪声会围绕车形成一个不均匀的辐射声场，噪声会通过车身板件和门窗孔隙进入车腔，或是作用在车身板件通过固体传导振动形成辐射噪声进入车腔。
500Hz以上 空气传声所占能量大
400Hz以上 固体传声所占能量大
前面已经说了，高频声音几乎被车内吸音材料吸收，我们主要需要处理的就是低频噪声
发动机主要噪声分析：
（1）燃烧噪声： 发动机的燃烧噪声是以高频为主，因为气缸内燃料燃烧导致压力增大生成的冲击波的振动而产生的，其大小区别于发动机的结构本身的一种噪声。由于被动降噪已经可以对高频为主的燃烧噪声进行良好的控制，所以不做重点研究。
（2）机械噪声： 机械噪声是发动机工作时，传动系统运动件与固定件之间发生周期性变化的机械作用力作用产生的，其与汽车的结构参数、动力参数有着直接的关系。在实际应用中，必须注意由不平衡惯性力引起的振动和噪声。
（3）进气噪声：进气噪声主要以低频成分为主，
（4）排气噪声：汽车排气噪声的振动源主要有四个：发动机的机械振动、气流冲击、声波激励以及车体振动，低频为主
车内主要噪声分析：
（1）空调噪声：空调系统工作时发出的噪声，包括风机产生的逸入房间中的噪声，和风管末端处的再生噪声，风机产生的噪声是叶片旋转时撞击周围空气而产生的有调噪声和有涡流引起的无规则噪声
（2）讲话声音：人类基音的范围约在70~350Hz之间，男声的基音频率一般在100~200Hz之间，女声则在200~350Hz之间，正常人能够听见20Hz到20000Hz的声音，而老年人的高频声音减少到10000Hz（或可以低到6000Hz）左右。
车外主要噪声分析：
（1）风噪：汽车在高速行驶的过程中迎面而来的风的压力已超过车门的密封助力进入车内而产生的，行驶速度越快，风噪越大（主要通过：四门密封间隙、包括整体薄钢板产生和传递）
（2）路噪：车辆高速行驶的时候风切入形成噪声及行驶带动底盘震动产生的，还有路上沙石冲击车底盘也会产生噪声，这是路噪的主要来源（主要通过：四车门、后备箱、前叶子板、前轮弧产生和传递）
共鸣噪声：车体本身就像是一个箱体，而声音本身就有反射和重叠的性质，当声音传入车内时，如没有吸音和隔音材料来吸收和阻隔，噪声就会不断折射和重叠，形成的共鸣声（主要通过：噪声进入车内，叠加、反射产生）
划重点：BB了那么多，车内噪声，主要就是处理低频声音，而且车内噪声混杂，因此车内的噪声多为不相关信号。我们在做车载音频降噪的时候，主要针对这两条特性进行算法设计就能事半功倍啦~。
男女声音的不同
人类基音的范围约在70~350赫兹之间。研究发现，男声的基音频率一般在100~200赫兹之间，女声则在200~350赫兹之间。音高差八度，意味着频率差一倍。
男：低音82～392Hz，
基准音区64～523Hz
男中音123～493Hz，164～698Hz
女：低音82～392Hz，
基准音区160～1200Hz
女中音123～493Hz，220～1.1KHz
男声：更“宽”、更“糙”、“毛刺”更多
女声：普遍更“亮”、更“尖”、穿透力更强；
男女声音最本质的不同，是音高
都说女声比男声高八度，说的就是“音高“。音高就是音的高度，它由振动频率决定，两者成正相关。
经过后天训练，在不同场合下，一个人的音高和频率是可变的，但有一个相对稳定的频率，它就是基音。
生活中，我们听到的声音都是由一系列频率、振幅和各不相同的振动复合而成的。这些振动中有一个频率最低的振动，由它发出的音就是基音，其余都为泛音。
也就是说，男女音色差异最主要就是基音频率的不同。
除了音高以外，男女的音色还有亮度、糙度和力度等明显不同。这些就不是靠简单的基频可以决定的了，而是由更丰富的泛音部分构成决定的。也就是说，基频和泛音的组合决定了人的音色。
男女的基音存在这么大的差异。这是由男女发声系统生理结构不同导致的。
发音器官主要是喉，在喉腔内有声带。当我们发音的时候，喉部肌肉收缩，使声带拉紧，呼出的气冲击声带，引起声带振动而发出声音。男性喉结特辑尖突，女性则不明显。
声带主要是由肌肉构成的，肌肉是能够收缩的组织，所以，声带就能有紧张放松的变化。由于声带的收缩和放松，紧张度不同，就能发出高低、粗细不同的声音。
男女说话的声音音调不一样，就是由于男人与女人声带的长短粗细有差别。成年男子的声带长而宽，长度一般在20-24毫米，所以发出的声音音调就粗、低；成年女子的声带短而狭，只有15-18毫米，所以发出高面细的声音。
| 嗓音类型 | 声带长度(mm) |
| 女高音 | 14-19 |
| 女中音 | 18-21 |
| 男高音 | 18-21 |
| 男中音 | 18-24 |
| 男低音 | 24-25 |
儿童时期，男女生的声带长得相仿，所以发出的声音区别不大，这时的声音可以统称为童音或童声。到了变声期，声带就会发生变化，男生的声带渐渐变得粗大，女生的声带则相对细小。声带发生变化了，声音自然会发生变化。
童嗓：短而薄；女嗓：短而厚；男嗓：长而厚。不过也有例外，
国际制定的数字电话机的通信标准是300——3400Hz
人讲话的频率主要集中在1~3KHZ，低频段极少，高频也几乎没有，舍弃一些不重要的细节不影响话质，就像常用的JPEG图像，实际上是压缩了很多细节的，但人眼看不出来。
