第36卷 增刊2吉林大学学报(工学版)
Supp l e m en t 22006年9月
Journa l o f Jili n U niversit y (Eng i nee ri ng and T echno l ogy Ed iti on)
S ept .2006
文章编号:1671-5497(2006)Supp.l 2-0041-05
收稿日期:2006 04 14.
基金项目：吉林省科技发展计划重点项目(20040332 1).
作者简介：王登峰(1963-)，男，教授，博士生导师.研究方向：汽车NVH 性能分析，汽车系统动力学分析与控制.
E m a i:l caewd@f jl u .edu
车内噪声品质的主观评价试验与客观量化描述司马光好学翻译
王登峰1
，刘宗巍1
，梁 杰2
，王世刚1
，姜吉光
1
(1.吉林大学汽车工程学院，长春130022;2.吉林大学测试科学试验中心，长春130022)
摘 要：以4种类型轿车在不同档位和车速下匀速行驶时副驾驶员耳旁噪声采集样本为评价对象，对车内噪声品质用等级评分和成对比较两种方法进行了主观评价试验，分析计算了各噪声样本的主要心理声学客观参数，并通过相关分析和多元回归分析，建立了以客观参数描述主观评价结果的数学模型。研究结果表明，稳态工况下轿车车内噪声品质主要受响度和尖锐度
两个心理声学参数影响。
关键词：车辆工程；车内噪声；声品质；主客观评价中图分类号:U467.4 文献标识码:A
Subjecti ve evaluati on test and objective quantificational
descri ption of vehicle i nteri or noi quality
W ang D eng feng 1
,Liu Zong w e i 1
,L iang Jie 2
,W ang Shi gang 1
,Jiang Ji guang
关于数学的谜语1
(1.Co llege of Au to m oti ve E ngineer i ng,J ilin U ni ver sity,Changchun 130022,China ;2.Cen ter of T est Science ,J ilin University,
Changchun 130022,China )
Abst ract :The i n terior no i sa m ples i n t h e assistant driver ear s 'positi o n fro m four types of cars at d ifferen t gears and velocities w ere lected as the eval u ation ob jects .The sub jecti v e evaluati o n test of sound qua lity w as
carried out w ith the m agn itude esti m ati o n and the pa ired co m parison .Several pri m ary ob jecti v e psycho acousti c al para m eters o f the sa mp les w ere calcu lated .By w ay o f linear corre lati o n and the m u lti di m ensi o na l regression ana l y sis ,an equati o n bet w een the subjecti v e evaluati o n level and the objective psycho acoustica l para m eters w as ga i n ed .The rearch resu lts i n d icate that the veh icle i n terior sound quality preference under t h e steady operati o n conditions is affected by t w o psycho acoustical para m eters :loudness and shar pness .K ey w ords :veh icle eng i n eeri n g ;veh icle interior noi ;sound quality ;subjective and objecti v e evaluati o n 以往的汽车噪声研究大多以A 计权声压级作为评价指标，使之满足日益严格的标准和法规要求。但A 声级标准没有深入地考虑车内噪声的声学品质特性，不能全面反映汽车噪声对人的骚扰性。而声品质[1]
反映了作为评价主体的人对特定环境下噪声的主观感觉，可以较为准确地
用测量和计算获得的心理声学客观参数来量化描述[2]
，
这些参数综合考虑了人体心理反应机制和
噪声感知特性，能够反映不同噪声信号造成的主观感受差异。以心理声学客观参数为基础，建立可以客观衡量的声品质评价模型，对于现代汽车噪声的评价、分析与控制都具有重要意义。
吉林大学学报(工学版)第36卷
作者对4种类型国产轿车在不同档位、不同速度下匀速行驶时副驾驶员耳旁位置处的噪声样本进行了试验采集和主观评价，计算了各噪声样本相应的心理声学客观参数，并通过统计学分析，建立了稳态工况下车内噪声的主观评价结果与心理声学客观参数之间的数学模型。
1 车内噪声品质的主观评价试验
1.1 噪声样本采集
为了获取准确的车内噪声样本，作者采用德国H ead Acoustics公司生产的H ead A480噪声信号采集与回放系统，该仪器以人工头声音采集装置为核心，配有高性能声音回放耳机，使采集和重放的噪声信号能够真实反映人耳的主观感受。
噪声样本采集试验中，记录了4种类型国产轿车在平整的柏油马路上，以不同档位、不同速度匀速行
驶工况下副驾驶员耳旁位置处的若干组噪声信号，在常用档位和发动机转速范围内进行筛选、分段截取后，得到了16个长度均为5s的有效噪声样本作为评价对象。
1.2 评价方法
常用的噪声品质主观评价方法主要有等级评分法(M agnitude esti m ation)和成对比较法(Pa ired co m parison)[3]。在本文的研究中这两种方法均予采用，以便对比校验。
等级评分法将噪声品质划分为若干个等级，试验中评价者根据各自的主观感知程度给出对应的评价分值，对某噪声样本的全部评分取算术均值作为该噪声的声品质等级。该方法的关键在于确定适宜的评分刻度。国外研究表明[4]，大部分评价者给出的等级评价分值都集中在国际通用的10等级刻度中5 10级的区域，作者将这一区域进一步细化为20级烦躁度刻度作为评价基准，具体试验表格如表1所示。
表1 车内噪声品质主观评价等级评分法试验测试表
T ab le1 V eh icle i n ter i or no i sub jective eval uation tab le w ith m agn itude esti m ati on m ethod
您的感觉一点不烦躁有一点烦躁令人烦躁比较烦躁非常烦躁
对应分值1234567891011121314151617181920声音1
声音2
成对比较法是将各噪声样本按排列组合方式分组，每组两个，试验中评价者对这两个样本进行比较并给予评价，如表2所示。若A比B好!则给A记2分、B记0分;B比A好!与之相反;
A、B差不多!各记1分，最后将各噪声样本的得分汇总，积分越高者声品质越好。
表2 车内噪声主观评价成对比较法试验测试表
Tab le2 V eh icle i n ter i or noi s ub ject i ve evalua ti on
tab le w ith pa i red co mpar is on me thod 组别A比B好A、B差不多B比A好
组1
组2
在两种试验中，评价者均可根据需要随时对噪声样本进行重放，并修正其评价结果。
1.3 评价主体
评价者的数量、年龄、性别、文化背景等方面的差异都会影响评价结果，特别是他们对汽车噪声环境熟悉程度的不同更需重视。为此，国外往往培训出具有丰富噪声评价经验的评判组(Jury)来进行测试，但普通乘客的评价依然不容忽视。结合国外经验和我国现状，本试验共选取了30名评价人员，其中男女分别为21人和9人，年龄在22 28岁之间的高校学生占90%以上。这些人中有16人经常驾车或者乘坐公交及出租汽车，可视之为熟悉汽车噪声环境的经验组；其余14人则构成普通组。
1.4 评价结果
在等级评分法试验中，有3名评价者的结果极不稳定，与其他评价者的评价结果相差较大，他们全部来自于普通组，经考虑予以舍弃。在最终结果中去除这3人的评分后，其余27人的评价结果一致程度较高，其评价值的Kenda ll协和系数达到了0.783。而在成对比较法试验中，个别人与众不同的评价可以视为试验中的意外，一般不会影响最终积分，因此30个评价者的评价结果均予保留。表3给出了两种评价方法下主观评价试验的最终结果，两者对噪声样本的排序完全相同,
∀42∀
增刊2王登峰，等：车内噪声品质的主观评价试验与客观量化描述
表3 两种方法下车内噪声主观评价试验结果统计
Table 3 V eh ic l e i n terior noi s ub jec ti ve evaluati on resu lt statistics w ith t wo d ifferent m e thods
结果排序12345678910111213141516样本序号
12
02
15
07
09
14
03
10
01
13
11
16
05
08
送花的意义
04
06生活压力大
评分法等级2.793 3.5914.629 5.5465.9867.0187.5008.2359.3189.96710.86211.38312.81813.09113.27314.909比较法积分
692
658
615
591
563
524
507
468
429
403
367
346
288
三年级乘法竖式计算题274
270
205
说明本次主观评价试验是有效的、合理的。对等级评分法结果进行了分组分析和比较,
结果如图1所示。从图中可以看出，在本次试验中性别影响很小，经验组和普通组的差别也不大，声音样本排序基本没有变化。究其原因，一是普通组中去除了3个差异明显的评价主体；二是所谓经验组也并无丰富的汽车噪声评价经验，在试验中没有明显优势。显然，今后在评价主体培训方面尚需加强。
2 心理声学客观参数及相关分析
2.1 心理声学参数及其计算
心理声学参数是描述不同噪声所造成的主观
图1 评价结果对比F ig .1 E valuation resu lt contrast
表4 各样本主要心理声学参数
T ab le 4 P sycho acoustica l para m eters of every sa mp le
样本序号响度/sone 尖锐度/acum 粗糙度/as per 抖动度/vacil 样本序号响度/s one 尖锐度/acu m 粗糙度/asper 抖动度/vacil 1224.0290.75780.57620.18920141.2230.96411.08110.47440230.1550.87030.48570.20781336.5061.07630.80190.53091518.3010.96590.69310.30071138.8691.10341.76310.41860717.4150.95460.47190.34141651.8931.23572.17640.20380922.3020.98630.54670.37360552.8591.07061.27360.34831429.8960.97851.28200.45630853.0691.03261.43390.17220333.2320.98090.97280.57070454.2901.07811.53480.234410
39.672
0.9651
0.8231
0.4896
06
49.400
1.3116
2.0941
0.2391
感受差异程度的客观物理量。本文选择了响度、尖锐度、粗糙度和抖动度4个主要参数进行分析。目前，除响度可依据I SO532外，其他参数尚无国际标准，一般按经验公式求解。利用自行编制的M atlab 程序，分别计算出噪声样本左右耳声信号的上述4个客观物理量，再进行双耳参数的合成，就得
到样本的心理声学参数，具体数据见表4。
需要说明的是，对响度的合成必须考虑屏蔽效应的影响，不能像其他参数那样直接取算术平均值。日本HONDA 公司经过反复试验和测算，总结出如下响度合成公式
[5]
，本文即采用该式
N B =(N 1/0.669
L
+N 1/0.669
R )
0.669
(1)
式中:N B 为双耳响度;N L 为左耳响度;N R 为右耳
响度。2.2 相关分析
为了研究车内噪声品质主观评价结果与心理声学客观参数之间的相互关系，本文使用SPSS (Statistica l Package for the Soc ial Science )应用统计软件对等级评分法得到的声品质主观评价数值与计算得到的客观心理声学参数进行了线性相关分析，同时还分析了3种不同计权声压级作为参照。本研究中，声品质评价等级与各客观参数间的相关系数如表5所示。
由表5可知,4个主要心理声学参数中有3
∀
43∀
吉林大学学报(工学版)第36卷
个与声品质评价等级有明显的相关性，相关系数都在0.8以上。唯一没有表现出相关性的是抖动度。考虑到本文试验都是汽车匀速行驶的稳态工况，车内噪声的抖动度影响较小的结果是合理的。
另外,3种声压级中仅有A 声级与声品质评价结
你和太阳一同升起
果相关性较大，但其相关系数也小于3个心理声学参数。说明采用心理声学参数而不是A 声级或其他声级来衡量汽车声学品质更为适宜。
表5 车内声品质主观评价等级与客观物理参数间的相关性
T ab le 5 Re lati vity b et w een veh ic l e i n terior sound quality sub jective eval uat i on leve l and
ob ject i ve physica l para m e ters
响度
尖锐度粗糙度抖动度A 声级B 声级线性声级相关系数0.892(**)0.835(**)0.822(**)-0.0820.751(*)0.496-0.293双尾检验
0.000
0.000
0.000
0.762
0.032
0.178
0.478
**表示双尾检验等级#0.01;*表示双尾检验等级#0.05。
散点图2和3可更直观地表现出表5中响度
和尖锐度与主观评价结果的线性相关性。
图2 响度与主观评价等级的相关性F i g .2 Re l at i vity b et w een loudn ess and subjective
evaluati on
level
图3 尖锐度与主观评价等级的相关性Fig .3 R elativity between sharpness and s ub jec ti ve
eval uation leve l
3 车内噪声品质的客观量化描述
在明确了上述相关关系之后进行多元线性回归分析，以确定用心理声学参数客观量化描述声
品质主观评价结果的关系式。回归分析是一种确定某因变量与若干自变量之间定量表达式的统计分析方法，本文中的因变量为声品质评价值，自变量则为各心理声学参数。首先按照逐步回归(stepw i)方式，通过F 检验排除了粗糙度参数，得到形如式(2)的数学模型。该模型的复合相关系数为0.957，显示出良好的拟合优度。
SQ =a ∀Ld +b ∀Sp +c
(2)春秋战国时期
式中:SQ 为声品质;Ld 为响度;Sp 为尖锐度;a 、b 、c 为待定系数。
再应用SPSS 软件对该模型进行分析求解，得到如表6所示的分析结果。
将表6中的非标准系数带入到方程(2)中，得到多元线性回归方程如下SQ =0.1790∃Ld +12.803∃Sp -10.926
(3)
式(3)表明，在匀速行驶的稳态工况下，轿车车内噪声品质可以用响度和尖锐度参数进行客观描述，因此改善车辆声学品质，应该注意对噪声的响
度和尖锐度进行控制。另外，表6中响度的标准化系数为0.607，略大于尖锐度的0.449，说明在
本文的试验条件下，响度的影响比尖锐度大。
表6 模型概述及回归系数表
Tab le 6 M ode l su mm ary and regressi ve coeff i c ien ts
模型相关系数R 估计标准误差非标准化系数标准化系数
B 标准误差Beta t 置信概率共线性检验容忍度
常数项0.957 1.156934-10.926
2.475 -4.4140.001 响度 0.957 1.1569340.17900.0310.6075.8600.0000.597尖锐度
0.957
1.156934
12.803
2.957
0.449
4.330
0.001
0.597
∀
44
∀
增刊2王登峰，等：车内噪声品质的主观评价试验与客观量化描述中国经典寓言故事
最后，对所建模型进行校验:t检验成立，表明两变量间线性相关显著；回归标准残差的正态P-P图则显示残差符合正态分布的假设；回归方程关于残差独立；共线性诊断也满足要求，容忍度数值远大于0.1。这些检验证明式(3)在统计学上是有意义的。
4 结 论
(1)对4种类型轿车以不同档位和车速匀速行驶稳态工况下的车内噪声进行了声品质分析，通过等级评分和成对比较两种方法的主观评价试验，得到了声品质评价的绝对等级数值以及16个噪声样本的排序关系。结果显示两种方法具有较好的一致性，说明这两种主观评价方法均可以根据实际情况选择应用。
(2)将噪声样本的主观评价结果和心理声学参数进行了相关分析，结果表明响度、尖锐度和粗糙度三个心理声学客观参数比各计权声压级更适宜描述声品质指标，在本文的试验条件下心理声学客观参数与主观评价结果具有强相关性。
(3)通过多元回归分析，建立了以客观参数描述主观评价结果的声品质数学模型。分析表明，在汽车匀速行驶的稳态工况下车内噪声品质主要受响度和尖锐度两个心理声学参数的影响。
(4)针对轿车通常的行驶路况，本文使用的噪声样本均采集于车辆在平整柏油马路上行驶的情况，今后可考虑采取同样的主观评价和客观量化方法，对更多类型车辆在不同路面上行驶时的车内噪声进行分析，以期检验本文提出的评价模型的适用范围，建立更为全面、完善的汽车声品质评价体系。
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∀
45
∀
