NVH属性评价与车门关闭声品质的主观体验客观化

本文将NVH属性评价这个话题结合车门关闭声品质属性评价，聊聊主观体验的量化评价问题，希望能找到更多值得共同探讨的地方。

题外话：主观体验客观量化的必要性不言而喻，但是不推荐走向唯“可量化”的极端，在工程实践中，“兼听则明，偏听则暗”，对任何可疑的评价结果保持主客观的同时印证，应该是个更具广泛意义的共识。

1、关门声品质主观评价维度解构回顾
在消费者的用车体验中，车门关闭声是对车辆品质最初的直观感受之一。好的关门声能向客户传递安全、舒适、豪华等信息。多年的评价、开发和用户体验收集经验告诉我们，用户普遍偏好的声品质特征大致有以下几个方面：声音大小适中、干净利索、没有突出的异音、总体音色低沉厚重，从工程语言的角度分别被我们归纳为总体响度、紧凑感、精致感、厚重感四个维度。这四个维度能完整而又独立地再现用户评价语言，同时也为下一步设计更加科学的关门声品质客观评价参数，奠定了极好的基础。



关于如何解构主观体验，构建评价维度的过程，之前的一篇文章里，我们详细做了分享，不熟悉的朋友不妨了解一下，此处不再赘述，今天我们来重点谈谈如何选择合理的客观参数来反应主观评价维度的特征。

2、关门声品质传统客观化评价参数局限性
关门声品质传统客观评价参数通常是峰值响度、峰值尖锐度、震颤衰减时间：



既然有现成的客观评价参数，为什么又要重新定义呢?
相信很多同行早就发现，这些传统客观评价参数在应用中有很多的局限性，以峰值尖锐度评价为例，它可以在一定程度上反应关门瞬间主要撞击时刻的中高频噪声特征，但是无法体现由于车门入锁后的后续微观撞击与回弹带来的各种碎响。这种碎响主要取决于车门内饰异响、外后视镜和窗框震颤、车身侧围钣金震颤、泄压阀盖板复位拍击等引起的中高频噪声衰减速率和调和特性。



上图来自我们最近正在着手做的一个关门声优化工作，在进行了一次成功的结构扰动之后，车门一次撞击带来的后续碎响(中高频为主)基本被消灭干净，主观评价的关门紧凑感和精致感得到明显改善，但是参考峰值尖锐度客观参数评价结果，优化方案是变差的。
由前文可知，由碎响导致的不良关门声体验可归类为时域衰减相关的属性，那改用传统的震颤衰减时间，能否评价这种主观感受呢，在此我们也用传统的震颤评价指标来对前后状态关门声进行比较。



通过对比关门声时域信号和FFT结果，声音震颤衰减时间的评价参数也不能很好的反应关门声前后状态的差异。

既然传统的客观化评价参数不好使，那我们的尝试和建议是什么呢？
按照我们的作业习惯，还是先从最基本的声触发机理和声音本身的时频域特性分析上找准变化所在，然后再谈怎么去量化的问题。

3、小波分析在关门声品质客观化评价中的应用
通过人工头采集车门关闭过程时域噪声信号通常有以下特征，伴随关门时间的延续，由于卡板与锁扣机械接触碰撞会出现一个冲击噪声，如下图示。



这个冲击会引起其它多个系统振动。例如，卡板弹簧的敲击，车门钣金的共振，车身一阶扭转模态和车身声腔模态共振等。每一个共振系统的振动持续时间不同，但是通常会比第一次冲击持续的时间长，所以一个完整的关门分析过程基本需要0.5s。为了说明这个复杂的关门过程，我们需要对关门过程声音信号进行小波分析。



根据小波分析结果可以看出：优化后A、C区域基本保持不变，但是B区域的时域收敛特性和D区域的高频成分都得到了改善（关于小波分析结果评价区域的划分方法还得另开一篇文章。。。），这就很好的说明了为什么主观评价优化后关门声音紧凑感和精致感都有所提升了。虽然小波分析结果可以直观表现出前后状态差异，但是美中不足的是无法提供一个量化的评价指标，如果不幸遇到一个对颜色不敏感的领导，那就只能独自躲在角落里哭了。

所以在传统参数熟练应用的基础之上，重新筛选、组合甚至定义一些更具针对性的参数，以便更加准确反映小波分析结果频谱特征并且囊括所有主观评价维度就显得十分重要。

4、关门声品质客观化评价参数探索

走过了关门声主观评价维度解构、小波分析寻找感知特征两个铺垫步骤，接下来的路数，大家想必耳熟能详：心理声学关键参数筛选，以及主客观关联性分析，这二者也延伸出了大量的软硬件产品和算法可供大家选择。应该说行业里普遍关注后者太多，对我们今天谈到的两个铺垫工作，研究地较少。
结合我们相对有特色的铺垫工作和传统流程，我们初步定义了如下主客观关联性参数。目前这套评价体系，正在实践校核中，其中关于特征响度包络线、平方平均尖锐度、平方平均声压级指标，我们将择机分享应用情况。总体上，我们希望通过这套指标组合能完全覆盖关门声品质的所有主观评价维度，每个指标要评价的声学特征又各有所指，可以直接指导开发和调校。



初步的关联性分析给了我们还算不错的反馈，其中平方平均尖锐度与关门过程精致感关联性R2 值为0.646，虽然不够优秀，但已经远高于峰值尖锐度的应用结果(见下图)；此外，目前峰值响度与总体响度关联性R2 值为0.887；平方平均声压级与厚重感关联性R2值为0.711，均能达到比较可信的相关度水平。



（平方平均尖锐度与精致度(主观)的关联性研究）
这里不得不提一句，平均平方尖锐度与精致感的关联性R2 值0.646，将将大于0.64这个可定义为高关联度的及格线，可见还需要继续审视其可用性，参数化研究本来也是个持续提升的过程，我们的这个尝试权当抛砖引玉吧，希望能吸引更多同行加入研究和分享。

参考文献：
《Wavelet analysis of vehicle door closure sounds》
《Car door closure sounds characteriztion of perceptual properties through analysis synthesis approach》
《Door seals and their affect on closure noise》
《Experimental investigation of mechanisms affecting the door closing sound of passenger cars》
《Psychoacoustics facts and models》