[發明專利]基于聽覺模型的車內噪聲煩躁度客觀量化評價方法

無效

• 申請號: 200910067586.2
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN101672690A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 梁杰;盧炳武;謝軍;王登峰;趙彤航;姜文君;孫強
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00;G06F19/00;A61B5/16
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 邵銘康;朱世林

技術領域

本發明涉及心理聲學及汽車聲品質評價方法，具體說是車輛內部噪聲的心理聲學聲品質客觀評價方法。

背景技術

聲品質反映了人對聲音的主觀感受，目前現有的測試儀器和相關方法尚無法直接測量該指標，不過聲品質能夠用直接測量和計算獲得的心理聲學參數來描述，這些參數能夠反映出不同聲音信號造成主觀感受差異的客觀物理參量，同時還能綜合考慮人體心理反應機制和聲學感知特性。因此，所希望的聲品質客觀評價是能夠對任意聲信號進行分析處理與聲品質評價，并且實時的計算出相關心理聲學參數值的一種方法。

長期以來，各汽車廠家對車內聲品質的評價，大都采用主觀評價的方法。聲品質主觀評價研究是通過問卷調查或主觀評價實驗等形式，對主觀評價數據通過統計分析等方法，獲得適當的評價術語以描述聲品質的主觀感知特征，從而達到對聲品質進行區分評價的目的。由于聲品質本身反映了人對聲音的主觀感受，所以相對客觀評價方法而言，主觀評價結果對聲品質的反應更準確。常用的聲品質主觀評價方法有排序法、等級評分法、幅度調節法、成對比較法、語義細分法等。在實際應用中往往是將兩種或多種方法結合起來使用，最常用的是等級評分法和成對比較法。

聲品質主觀評價方法存在如下幾個方面的缺陷：

1)主觀性太強，非常容易受到環境和各種自身因素的影響，從而導致評價結果的誤差大。

2)主觀評價方法需要很多測試者，而且很多評價方法需要對測試者事先進行聽音培訓，在增加了大量成本的同時，還浪費了大量的時間。

3)評價等級各不相同，沒有統一標準。

發明內容

本發明的目的在于為克服車內噪聲品質主觀評價的不足，提供一種基于聽覺模型的車內噪聲煩躁度客觀量化評價方法。

計算機技術和人工智能技術的迅猛發展，為實現一種聲品質客觀評價方法提供了技術上的支持。基于頭相關傳遞函數機理的人工頭模型，和基于人耳聽覺特性的聽覺外周計算模型，在聲品質客觀評價研究方面有著很大的優勢，主要體現在：

1)基于頭相關傳遞函數機理的人工頭模型模擬了真人頭部和肩部的實際尺寸，真實地還原了聽音者的聲場環境，同時人工頭耳部的結構，也模擬了真人耳部的尺寸和輪廓，真實地再現了外耳對聲音信號的收集、定位與放大作用。

2)將模擬聽覺系統對聲信號處理過程的聽覺外周計算模型，作為聲信號的預處理階段加入到聲品質客觀評價系統中，可提高整個客觀評價系統的性能。基于人耳聽覺特性的聽覺外周計算模型模擬了人類聽覺系統的中耳和內耳對聲音的處理機制，同時模擬了聲信號從自由聲場到聽覺外周系統的傳遞過程和轉換機制，為聲品質客觀評價系統提供了很好的技術保證。

3)克服了主觀評價方法的復雜和繁瑣，同時也克服了環境因素可能導致的誤差，在節約成本的同時也節約了時間。

因此，基于HRTF機理的人工頭模型和基于人耳聽覺特性的聽覺外周計算模型的組合，非常適合對車輛內部噪聲聲品質進行評價和研究。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案，是采用人工頭模型，采集不同車型的不同檔位和車速的聲信號樣本，將其輸入聽覺外周計算模型進行分析計算，最后得出聲品質心理聲學參數的計算結果，建立心理聲學聲品質客觀評價模型。

基于聽覺模型的車內噪聲煩躁度客觀量化評價方法包括下列步驟：

1.設計基于頭相關傳遞函數機理的人工頭模型。

2.用基于人耳聽覺特性的聽覺外周計算模型，模擬人類聽覺系統的中耳和內耳對聲音的處理機制，模擬聲信號從自由聲場到聽覺外周系統的傳遞過程和轉換機制。

3.用人工頭模型對9輛不同類型的轎車在平整路面上分別進行勻速、加速和怠速工況下的車內噪聲信號采集。

4.對采集的噪聲樣本進行預處理和響度規格化處理。

5.用基于Matlab的聲品質計算模型對經聽覺外周計算模型聲信號轉換的電信號值進行計算，得到各工況的雙耳響度、尖銳度、粗糙度和抖動度四種心理聲學參數。

6.用分組成對比較法，對聲樣本進行聲品質主觀評價，獲得主觀評價結果試驗數據。

7.用SPSS軟件，計算聲品質主觀評價結果與心理聲學客觀參數之間的相關系數，繪制各參量與主觀評價結果排序值之間的相關散點圖，以直觀的形式表示各主客觀評價結果的相關性。

8.經分析計算，獲得勻速工況、加速工況和怠速工況下的主觀煩躁度的客觀量化模型。

1)勻速工況下的主觀煩躁度的客觀量化模型為：

SQ＝-0.031×Ld-1.845×Sp+8.901

其中：SQ-聲品質煩躁度等級?Ld-響度?Sp-尖銳度