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在丰田时报往期的连载中，我们深入探讨了斯巴鲁、马自达等，多家汽车制造商的发动机声浪。或许有些读者早已翘首以盼，急切地询问：“怎么还不聊丰田的发动机？”那么，让您久等了。从本期开始，我们将聚焦丰田发动机的声浪设计，带您领略其独特的魅力。
丰田汽车旗下拥有TOYOTA、GAZOO Racing（GR）和雷克萨斯三大品牌。尽管过去在美国市场还曾推出过Scion这一品牌，但目前的品牌数依然是3个。在本连载中，时报将打破品牌间的界限，将旗下所有品牌产品统一视为丰田的产品进行探讨。
虽然个人喜好因人而异，但提起丰田的发动机声浪，依然会有许多人首先想到的是，在连载第3回中曾被提及的雷克萨斯LFA吧。
LFA以其独特的高亢发动机声浪而闻名，2009年10月，在东京车展首次亮相时，该款车型“嗡嗡”作响的通透发动机音给人们留下了深刻的印象。彼时，任职社长的丰田章男，从车中走出，说了这样一段话。
丰田社长（时任）
我自身在研发初期就参与了LFA的车辆调性设计。在我看来雷克萨斯所追求的“极致”，是那种对汽车有着深刻理解的人所渴望的点睛之笔，一旦感受过，就会想与之相伴终生。
LFA的诞生，正是为了将这种雅致且迷人的气质融入其中。同时，在LFA的研发过程中，我们不断突破极限，确保无论时代如何更迭，技术和工艺都能得到传承与升华，从而为汽车制造的核心本质作出贡献。
LFA集合了当时最先进的技术，极致探求驾驶乐趣给人所带来的“感动与感官”体验。在打造悦耳的发动机声浪设计上，丰田更是不遗余力地追求完美，甚至与专业的音响设备制造厂商雅马哈合作，挑战前所未有的发动机研发方式。
LFA的声浪能随着油门踏板的踩踏力度而变化，后方的排气声和前方的进气声形成绝妙的和谐音，驾驶者可以像一名指挥家一般，控制声音的变换。
请各位读者再次享受一下，LFA这被称为“天使咆哮”的声浪吧。
在讨论LFA的声浪之前，让我们回顾一下丰田声浪设计的历史吧。
那么，丰田的发动机声浪是怎样制作出来的呢？
为了深入探究这一问题，时报记者采访了负责声音制造的技术人员。据雷克萨斯性能研发部感性性能研发室的佐野真一主任透露，丰田在声浪设计上的探索始于20世纪80年代，彼时的目标是打造高静谧性的汽车。也就是说，那时丰田追求的不是制造声浪，而是如何有效地消除尾音。
佐野主任
20世纪80年代时期，开始出现NVH（Noise，Vibration，Harshness：噪声、振动、声振粗糙度）概念。1989年发售的初代雷克萨斯LS，以其出色的静谧性震惊了全球。
之所以能实现如此出色的静谧性，得益于结构非常平衡的V8发动机。该款发动机在初代LS研发负责人铃木一郎主查的理念指导下诞生，其核心研发思想是将发动机的驱动力直接传递到轮胎上，避免产生不必要的震动。
另一方面，根据资料显示，在研发初代LS时，就已经萌生了“不仅要追求极致的静谧，更要消除那些令人不快的噪声，仅保留通透尾音”的声浪设计理念。
在80年代前半期，尽管已经研发出了能够根据发动机转速产生合成音效的声音模拟器，但由于设备尺寸的问题，这些模拟器无法直接安装在汽车上。因此，研发人员们还特别建立了一间声音模拟室，用来确认发动机的音效。
而到了80年代后半期，尽管声音模拟器的尺寸已经大幅减小，但仍然要占用汽车后备箱的大部分空间。据资料显示，彼时研发人员还曾将声音模拟器搭载到世极车型上，播放MR2等车型的合成音效。在实验过程中，他们发现如果声音与振动和驾乘感不匹配，便会产生极大的不协调感。这也说明每款车都有着符合其音质特征的音效。
尽管得出了上述结论，但当时丰田的研发方向仍未全面转向“打造能发出悦耳发动机声浪的汽车”。虽然抑制噪音，尤其是低频噪音最好的手段就是提高汽车质量，但在不断追求汽车轻量化的时代中，丰田的研发人员们只能从中权衡，努力制造出更加安静的汽车。
初代LS
1996年至1997年间，为了增强产品的商业性，人们开始研究发动机声浪，即“品牌声浪”。
由于一开始推进这项工作的是负责前置驱动汽车的部门，因此研发对象不是运动车型，而是四缸中型轿车。
他们主要采用了欧洲的基准，特别是参考了宝马，因为宝马的车刻意强调发动机声浪，并创造了该品牌独有的声音。这种声音不仅适用于配备六缸发动机的汽车，也适用于配备四缸发动机的汽车。
在研发过程中，他们首先使用FFT地图*分析了日本、美国和欧洲制造商的发动机声浪特性。此外，他们还在这三个国家和地区使用他们自制的声源进行了声浪偏好调查，并分析了拥有不同文化背景的地区对声浪的不同感受。
＊“FFT（Fast Fourier Transform）地图”用于直观显示和分析不同发动机转速下振动和噪声的声音频率分布特征。
在此我们先回顾一下第3期中介绍过的阶次声。
当我们将发动机在完成“吸气、压缩、燃烧和膨胀、排出”一连串动作时所发出的声音可视化时，不难发现，稳定向右侧斜上方延伸的线被称为阶次声。
在第1期中我们了解到，活塞式发动机每个气缸在其曲轴旋转两次时就会燃烧一次。曲轴的转动会产生振动，这种振动会以声音的形式传入我们的耳朵。
请看上面的图表，发动机转1圈时会产生1次振动，我们将其记为“1阶”，转2圈时就是“2阶”，以此类推。在直列四缸发动机中，1次转动会带来2次燃烧，因此在2阶、4阶这样的偶数阶段时，声音频率的线会更加清晰明显。或许这有点难懂，但各位读者只需要把阶数看作是每转振动次数的数值化表现即可。
那么什么是半阶次声呢？
为了使汽车平稳行驶，每个气缸的燃烧时间都会略微错开。下图显示了四缸发动机中一连串振动声的示例。
在第2期中，我们讨论了因不等长气缸而产生的BOXER（拳击手发动机）的声音。虽然这次的排气管长度差异没有发出BOXER的声音时那么大，但由于发动机内部空间的原因，每个气缸的排气管长度并不相同，因此，每个气缸产生的声音都是不同的。
打个比方，我们小时候吹竖笛，吹出来的声音会随着按下的孔不同和孔距离嘴巴的远近而改变。如果将排气管和进气管比作竖笛，那么进气和排气的声音就会根据管道的长度而发生变化。
请看上面的图，可以发现发出“嘣嘣嘣”声浪的第3个气缸是第2个燃烧的，它发出的声音比其他气缸大，这种差异就会用半阶次声表示。
日本、美国和欧洲的分析数据表明，在低转速阶段中，发动机简单的阶次声很悦耳，但在高转速阶段中，仅有阶次声就欠缺了力度。与之相对的，许多人认为，在高转速时半阶次声会显得更有力度和厚度，可在低转速时，半阶次声听起来很沉闷，就像有东西卡在发动机里一样。
于是，基于对协和音、不协和音等和弦方面问题的考虑，他们确定了每个转速范围内声浪的理想分布情况，并设定了品牌声浪的目标。
此时，他们不再一味追求“静谧性”，即不再一味追求“零”的价值，而是萌发了“创造一种能够提高商品性和品牌力的发动机声浪”的想法。
佐野主任表示：“事实上，在雷克萨斯GS的研发过程中，我们就想开发出更加激进的声音。也正是在这时候，我们开始尝试利用发声器进行声浪的研发工作，后来又将其延续到丰田86等其他车型上。即便如此，我们当时仍没能打破名为‘静谧性’的壁垒。”
那么，“静谧性的壁垒”什么时候被打破的呢？
“从LFA开始。”以佐野主任为首，接受采访的技术人员们异口同声地说。
经过近十年的规划，LFA于2010年发售，全球限量500辆。
这是一款LEXUS旗舰跑车，搭载V10发动机，由于其每一个部件都是专门为V10发动机研发，因此拥有比V8发动机更小的体积。
LFA（摄影：小川义文）
V10发动机（摄影：小川义文）
佐野主任
当时统筹声音设计的负责人说道：“如果一阶、二阶、三阶的阶次声没有正确呈现，那就不算是我们想要做出来的声音。”因此，他们致力于让排气音呈现出清晰的八度和声，而高转速区间的进气音则加入了半阶次声，打造出复杂而厚重的音色。
进气音采用了雅马哈的原创技术，经过多次试制与评估，反复打磨。
此外，为了开发出理想的排气音，使其在低转速范围内具有震撼力，而在高转速范围内展现出更尖锐的音色，他们还引入了语音学*领域使用的分析方法等方法技巧。
＊语音学：以科学的方式研究人类发出的语言声音如何产生、传播以及被听取的学科。
融入音乐性和语音学等不同于常规的思维方式，不断试制和评价，反复尝试后加以改进，推进LFA的研发完成。
参与LEXUS LC声音设计的中山裕介主任（雷克萨斯性能研发部感性性能研发室），将LFA的声音特质作为雷克萨斯DNA，致力于传承。他表示：“LFA的发动机是以完全等间隔爆发的V10发动机，能够产生被称为‘天使的咆哮’的戏剧性声音。据我所知，其72°的气缸夹角就是为了声音而特别设计的。”
为了证实这一点，回顾当时的排气系统资料，可以看到相关记载——在V8发动机上以90°夹角增添两个气缸，产生不等间隔爆发，无法实现理想的声音设计，基于此模拟结果，“最终决定研发72°夹角的发动机！”。
关于气缸夹角，在第1期也提到过。V型发动机拥有两列气缸组，这些气缸组被V字形夹角所挟，称为“气缸夹角”。这个夹角对发动机的振动有重大影响，因此也直接影响发动机的声音效果。
72°夹角的V型10气缸发动机，各气缸爆发的间隔均匀，减少了振动，使得发动机运转更加平稳自然。这样，声音的杂质也随之减少，音质更加纯净。
那么，是否其他车款也可以将夹角设为72°，从而成为平顺性更好的发动机，并获得出色的声音呢？实际运用中涉及到发动机舱空间、发动机各部件的大小和布局等问题，无法简单地复刻。72°夹角这一设计也是因为每一款车都要经过专门的研发才得以实现。
而实现理想的发动机声浪的愿景，最终在LFA中得以实现。
LFA还拥有专门的等长排气系统，标志性的3根排气管，能够发出无杂音的八度和声。低转速区发出重低音，高转速区则展现出V10发动机独特的高音。
等长排气系统通过与富有层次感的进气原音共振，产生的独特“鸣声”。此外还有特别的声音传导机制，可将进气音引入车舱内。
最后，请点击下方长视频，在3小时LFA的咆哮声中，沉浸式感受雷克萨斯品牌在声学设计的突破。
