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一块小小的芯片还你一个清静的车内环境

geekcar·2014-11-04 08:00
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如果开着车,车内有一些让耳朵不舒服的噪音,相信一定会大大降低你的驾驶愉悦感,所以我们还是需要一个清静的车内环境。

通常汽车在路上行驶的时候有这样一些噪音:引擎噪音、路噪、胎噪、风噪等。传统的消除噪音的办法要么就是找到噪音的源头,减少震动;或是在噪音传播的过程中用噪音吸收这类被动的方式去消除(降低)噪音。

前者只能针对特定的汽车零部件,并且只要是机械(如引擎)都存在或多或少的震动,所以减少震动其实是很难有大的操作空间的;后者常常需要我们加装上吸音材料(一般都是多孔结构的材料),这又会增加车内的重量并且增加工艺难度。

通常,我们用增加密封条的方法隔绝风噪,用加装车底护板、地毯隔音棉等方法隔绝路噪和胎噪,但是这属于比较原始的办法了。先进的降噪方法是“主动降噪”,通用、丰田等汽车厂商都已经有所采用。

所有的声音都由一定的频谱组成,如果可以找到一种声音,其频谱与所要消除的噪声完全一样,只是相位刚好相反(相差 180°),就可以将噪声完全抵消掉。这就是主动降噪的原理。

主动降噪原理

凯迪拉克 XTS 的 BOSE ANC 主动降噪系统、以及最近汽车音响厂商 Harman 发布的车载系统 HALOsonic 就是利用了这种原理来营造一个相对安静的车内环境。以上的两个例子都是需要整体打造一个完整的音箱系统集成到汽车本身上,接下来我们要介绍的是以色列一家专业开发创新降噪产品的高科技公司 Slientium 研发的主动噪音控制解决方案。

Silentium 公司的芯片电路板

其核心的产品就是一枚小小的芯片—— S-Cube 开发工具包(SCDK):这是一个强大完整的数字信号进程,是可自行装配的主动降噪开发工具。S-Cube 结合麦克风、扬声器等组成一个套件,麦克风和扬声器根据频谱响应和电气特性的具体要求进行选择,这里面最重要的是内嵌在 DSP 中的 Silentium 专利算法。

这款芯片可以内嵌在很多产品中,还可以作为套件融入 OEM 的解决方案中。SCDK 能够最多减少 90% 的噪音,可以适应点到点、点到区的降噪,其自适应算法可以根据环境的噪音灵敏度做出反应,把获取来的声音(噪音和非噪音)进行一个区分然后通过数据处理再产生相应的“干扰声波”去抵消噪音。利用这种技术,这家公司提出了“静谧空间”( Quiet-Bubble )的理念:在人的头部附近区域形成一个清静的空间。目前该公司的技术的一个应用就是 QB 2(头枕中嵌入的主动降噪系统):它由 2-4 个扬声器、4-8 个麦克风和一个基本的 DSP 控制器组成,在 100-1500 Hz 范围内可以达到约 14 分贝的降噪。

Silentium 公司的中国代理商 NEB4 告诉 GeekCar,算法是 Silentium 核心竞争力。

现在整个组件成本约 300 美金,如果以后量产达到 10 万套以上的规模,芯片的成本将会大幅下降至 10 美元。NEB4 称这种技术已经在国外的飞机头等舱上面有了应用,而不管是在民航还是汽车领域,都还没有采用。

小结

目前来说,主动降噪技术的成本还相对较高,所以只能在少数高端车型上看到这个配置,但不管车的档次如何,人们都希望自己的车子能更加安静,而且降低噪音的最终目的也是为了车内乘员驾乘舒适。从长远来说,各种主动降噪技术肯定会大量应用在汽车上,只是需要不断降低成本。另外,在轨道交通、高速路隧道、特殊作业等对噪音要求更严格的场景下,这项技术应该会有更大的用武之地。

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