摘要：伴随车联网及人工智能算法的广泛应用，在线获取音乐内容更加便利，视听内容也逐渐变得丰富，场景化推送、智能电台流播放、伴随式收听等新方式更是让用户的视听体验进一步提升，设计一套合理的车载音频系统不仅能有效降低成本，增加车辆的附加值，从感官上也能直接提升用户满意度。文章主要从软硬件框架、音场布置方案、声学效果设计及成本等几个维度探讨优化车载音频系统设计方案，并制定合理的主观评价标准。
关键词：扬声器；声学效果；音效评价
0引言
在车辆设计中，视觉设计和材料设计得到了广泛的应用。人们经常通过外观、形状、颜、材料和触感来传达和表达产品理念。但是，有些信息很难通过外观、颜和材料来清晰地传达，而通过声音来表达更直观。近年来，人们对汽车音响的态度也发生了变化。人们希望合适的、有质量的声音引导他们正确使用产品功能，给他们带来质量感和价值感。因此，声音的设计和应用成为提升车辆人机交互体验的重要手段。
1汽车音响设计系统的架构组成
图1是汽车音频系统硬件架构的简化图。汽车音频系统主要包括MPU、Tuner、DSP、AMP、扬声器、低音炮等几个模块，MPU作为中央处理单元，主要用于音频处理时的解码。软解法通常用于在线或本地音频文件。通过I2S总线分析和输出音频流。DSP是音效处理的核心模块。它接收从MPU输入的音频流，通过一定的算法对二进制信号进行校正、删除、增强等处理。此外，DSP具有可编程性，可以通过延迟、相位差等方式动态补偿声场，创造不同的音效。通常，经过DSP处理的音频通过4个常规声道输出到功放，功放经过高通和低通滤波处理后，分为左右声道源和低音炮分别给低音炮和扬声器发声。
图1车载音频系统硬件架构简图
2音场布置方案
汽车音响安装2.1扬声器的种类选择
在音频源文件从MPU解码到人耳聆听的整个过程中，扬声器主要是将电信号转换为声音信号，这对于声音体验来说非常重要。常见的喇叭分为：电动喇叭、电磁喇叭、静电喇叭、压力喇叭。电动扬声器。在车载系统中应用最广泛的是电锥扬声器，它主要由三部分组成。1)振动系统，包括纸盆、音圈、定心片等。2)磁路系统，包括磁铁、导磁板等。3)辅助系统，包括盆架、防尘罩等。来自音频，喇叭分为：低音喇叭、中音喇叭、高音喇叭、全频喇叭。低音喇叭（20~200Hz）通常口径较大，能承受较高的输入功率。
2.2扬声器的数量和布局
在设计音效时，需要根据实际需要选择不同的音箱组合。目前市场上最常见的6喇叭整车配置，前门两个高低频或两个高频两个全频喇叭，后门两个全频喇叭。根据实际试听和调试效果。前门高低音+后门全频喇叭，声道不同，有利于后期DSP声学算法的设计。
3声效设计
音效调节主要依靠DSP软件。调试样机准备好后，用高精度麦克风扫描整车的频响，然后
根据曲线调整DSP参数和相位，不同喇叭声道的声源输出控制以创造不同的声学效果。
3.1EQ声音调节
在中控多媒体系统中，EQ均衡器设置主要是开放给用户进行自定义声音调节。大多数OEM还会提供一些经过调整的基本音效。基本音效的调整主要是调整不同频率对应的响度。频率响应的音调特性分析如下。1）40Hz可以控制雷声、低音鼓、管风琴和贝司的声音。适当的响度会使声音强劲有力，过度增大会使音乐浑浊。2）在80Hz附近可以产生强烈的“重”效应，响度很高，不会给人舒服的感觉。如果在调音时需要获得重低音震撼效果，可将其提高5dB。3）500Hz左右主要体现中频，适当的响度会使人声浑厚有力，增加2~4dB会让人有亲切感和深度感。4）1kHz人耳较为敏感频点，此频点调节一般较少，过度提升则会使声音具有金属感并产生听觉疲劳。5）5kHz具有临场感的频段，提升此频点，能使听者感觉与声源的距离拉近。6）16kHz主要控制声音的明亮度、清晰度，过渡提升声音显得宏亮但不清晰，适当衰减可增加音源清晰度。
3.2增强音效设计
除了EQ自定义音效调节，通常OEM还会提供一些高端增强音效，如：环绕立体声、乘客侧音效增强、驾驶侧音效增加、影院模式等，增强型音效有以下几个基本影响因素。1）声道延迟将音频信号延迟后释放，对不同声道进行不同的延迟，就可以控制音频的焦点，营造一定的立体声效果。2）相位控制将同一歌曲有差异的部分分配到不同的声道L/R，车内播放时就可以让左右耳听音效果不同。3）声像定位提高低频部分就能让声音听起来灰暗而偏下方，提高高频的音量可以让声音明亮而偏向上方，高低频音量的改变可以让声像上下分层。声像的远近通过混响效果实现。
4评价体系
4.1声音评价的环境要求
音效评价环境有3个要素：场地环境、试听人员、声源选择。选择标准的评价环境可以减少外部干扰，有助于评价结果的公平性。1）场地要求：可选择安静的室内停车场或无背景噪音的开阔场地。环境噪声要求小于40dB。试听过程中，关闭车窗，确保声场不受外界干扰。2）人员要求：保持心情愉快，听力灵敏，试听时保持正常坐姿。3）音源要求：推荐使用U盘无损音乐。
4.2健全的评价标准
目前，一些知名的音频解决方案提供商Arcamys、DTS、Dolby，包括一些DSP芯片提供商和网络音乐APP都可以提供一些丰富的音频效果，但由于音频体验的主观性和试听的专业性，在评估时同一套音效，经常有分歧，规范评价体系，有助于OEM相对客观打分评价，提供依据促进方案提供商优化音频方案，带来更好的音频体验。
5结束语
音频系统主要依靠观众的主观体验，各个解决方案提供商的评价标准也不尽相同，缺乏客观统一的评价标准。本文从硬件框架、软件声学设计和听音评价标准三个维度展开，提供了一个通用的汽车音响设计评价体系，为以后其他设计师提供参考。
参考文献：
[1]韩静，姬圆，王蕾.汽车音响的设计与安装[C].河南省汽车工程学会第六届科研学术研讨会论文集，2009.11.
[2]王鑫，吴帆，李洋红琳.审听训练与音质主观评价.中国传媒大学出版社，2016：10-13.
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