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2025.01.30

制造声浪也要博弈?!
精妙平衡“想呈现的声浪”
与“需消除的杂音”的极致声音体验

目录

何谓“理想声效”?
声浪设计中的交涉与博弈
如何塑造想呈现出的声浪
想在白色画布上作画
追求理想之音,直至最后一刻

何谓“理想声效”?

通过此前的系列报道,我们了解到打造令人愉悦的发动机声音,要平衡“想呈现的声浪”与“需消除的杂音”。那么,丰田追求的“好声浪”究竟是如何定义的呢?

隶属于雷克萨斯车辆性能研发部第1车辆性能研发室,负责制作雷克萨斯LC发动机声音的中山裕介主任指出:“‘直观传递驾驶反馈’与‘实现人车对话’是雷克萨斯品牌发动机声浪研发的基础思想。”

正如中山主任在第5回报道中解析GR YARIS的主动声控制(ASC)技术时所说,雷克萨斯始终致力于打造“能与驾驶者对话的声浪”。

基于这一理念,雷克萨斯继承了雷克萨斯LFA的声音哲学,以强调四大声浪要素:“完全谐波”“跃动感与震撼力”“精妙音色”“空间延展性”为准则进行了研发。

雷克萨斯声浪要素示意图

以“跃动感与震撼力”为例,研发人员们会通过添加半阶次声(详解请见第5回)来营造直击心灵的轰鸣。

这种做法类似于在料理中刻意加入“杂味”用以提升整体菜品的层次感。但要如何把握半阶次声添加的比例,如何掌握这个度呢?隶属于雷克萨斯车辆性能研发部第1车辆性能研发室的佐野真一主任解释道:“需根据不同频带宽度来调整”。

佐野主任

例如在发动机低转速区(250~300Hz的低频段),半阶次声会引发隆隆隆的杂音。而在高转速区(800~1200Hz的高频段),则会产生‘锵——’的清澈音效。

LFA对此进行了极致调校。尽量抑制低频段区域的杂音,主动强调高频段区域所产生的好声音。

声浪设计中的交涉与博弈

当佐野主任被问及“如何消除不想让人听到的声音”时,他回答道:“要从发动机制造的最初阶段开始交涉。”

可能大多数人会认为NVH(Noise,Vibration,Harshness:噪声、振动、声振粗糙度)对策,是在车辆成型后通过调整吸音材料和减振材料实现的,但实际上这项工作早在研发初期就开始启动了。

佐野主任自1984年入职公司以来,除发动机的先行研发外,还致力于NVH相关车辆实验、技术研发、设备导入等领域的工作,亲历了对过去NVH对策进行调整的组织改革。

佐野主任

声浪制造经历了从追求静谧性,到主动塑造品牌声效的“攻势NV”转型,而LFA则是这一理念下脱颖而出的“佳作”。之后,通过对LFA声浪的解析,重新确立了具有雷克萨斯独特要素的声效哲学(详解请见第4回)。

关于LFA,丰田此前并非没有追求优质声浪的潮流,但当时公司采用“三大中心制”:第一中心负责FR车型,第二中心负责FF车型,第三中心负责商用车与RV车型,NVH研发部门也因此被分割为三个团队。

NVH的调校工作,常因发动机、变速箱等部件的影响,引发各种问题。为此,我们为每个专项部门都建立了负责对接交涉的组织,由专人来负责协调沟通。

我们为发动机、变速器、HEV等各个不同的项目组配置2名交涉员,边与各部门研发技师“吵架”,边推进我们的工作(笑)。虽然这有点夸张,但可以说是一种“博弈”吧。

得益于曾有过发动机研发经历,我成为了发动机部门的交涉员。在之后的6~7年间,我边反复与发动机研发团队磨合,边负责ZZ、ZR系列发动机NVH的调校工作。

如何塑造想呈现出的声浪

NVH交涉员需要向各专项部门的研发技师们提出,如“为实现目标发动机声浪指标,请将零件设计制造成这样”等要求。对此,被交涉的一方又将如何应对呢?采访中我们咨询了发动机部门动力传动机能研发部第3机能研发室的峰松孝主管。

峰松主管

我们会通过调整频率平衡来实现目标。具体来说包括改变共振*部件的质量与刚性,从而错开频带。

*共振:物体具有“固有振动频率”,该频率对于物体来说更容易产生振动。当外界刺激频率接近该物体的固有振动频率时,物体的振幅将会急剧增大的物理现象被称为“共振”,当该情况发生时,常伴随显著增大的声音。

譬如,“发动机在2500转时噪音峰值过高,希望能优化一下转速,让声音呈现出更柔和的感觉”,在交涉员提出这种需求时,我们就要调整部件的形状和材质,使共振频率避开2500转的峰值区域,最终使其保持平衡,发出流畅柔和的声音。

其实,最具挑战的工作是对低频段区域的优化处理。这类问题往往不能通过更换活塞等“单一部件”来解决,而需要对发动机组的结构、变速器壳体造型等核心结构进行重新设计。

采访中佐野主任还曾苦笑着说道:“正因如此,等到发动机定型后再提要求,就彻底来不及了。所以谁要敢事后诸葛,一定会挨骂!”

另外,新一代发动机的紧凑化设计虽然好处多多,令人惊喜,但轻量化也导致出现了很难抑制振动发生这一弊端。所以在声浪与汽车制造的过程中常常存在此消彼长的情况,研发人员们在两难的抉择中辛苦地探寻着最佳的平衡点。

想在白色画布上作画

要想让驾驶员听到“想呈现的声浪”,就有必要消除杂音。峰松主管认为,对于声浪设计而言,“奏响好听的声音”和“消除令人不悦的声音”,这两者缺一不可。中山主任也非常赞同这一观点,他曾研发过许多设备,致力于增加优美的声浪。

中山主任

在谈到主动声控制(ASC)时,我们常用“在白色画布上作画”这一说法,但如果发动机性能不佳,没有进行噪音消除的话,最终就会变成“在脏画布上作画”。

那画出来的也将是一幅脏兮兮的画作,为了避免这种情况,我们要提前准备好一张“白色画布”。换句话说,在积极寻觅优美声浪的过程中,最重要的是降低噪音,毕竟有很多事情是事后无法弥补的。

只有准备好了“白色画布”,才能增加表达上的自由度。但是,他们不会使用任何与当前汽车所具备的功能相去甚远的表达方式。

中山主任

如果一辆搭载8缸发动机的汽车发出了3缸发动机的声音,那就太奇怪了,反之亦然。我们有一种方法可以制造出适合该发动机的声浪,其基本思路就是使用能让人联想到该汽车驱动力情况的音色。

我举一个过去失败的案例,当时说要在搭载了3缸发动机的汽车上再现4缸发动机的声音,结果3缸发动机的声音干扰了4缸发动机的声音,最终呈现的根本不是目标中的声浪,完全失败了。

所以,如果有一辆搭载了3缸发动机的汽车,我们就必须以3缸发动机的声浪为基础,在其“延长线”上寻找答案。

我们认为这种声浪上的违和感是专业技术人员才能听出来的,而我们这些外行人或许听了也不会觉得奇怪,甚至会觉得挺好听。对此,中山主任和佐野主任都断言道:“不,普通人也会感觉到违和感”。

佐野主任

我们曾尝试过在普通汽车上再现LFA的声浪,但那实在太荒谬了(笑)。

当时只有音色听起来很快,但声压太强,实际上反而让人觉得车速更慢了。正因为LFA有极高的加速度,才配得上它的音色和声压。

追求理想之音,直至最后一刻

虽然从汽车制造的初期阶段开始,就有对应的“消除杂音”对策,但要创造或增加“想呈现的声浪”,后期安装的零件更为重要,影响也更大。

例如,在汽车布局确定之前,进气和排气系统的管道无法铺设。

然而,在上一期内容里,中山主任告诉我们:当时他们有一款能在高转速下奏响优美进气声的声音生成器,但当他们将其搭载到LC上时,由于发动机舱的布局已经确定,强行铺设管道的过程十分艰难。(第5回

在主动声控制等电子设备方面,他们对理想声音的追求不可避免地要持续到最后期限。

中山主任

因为我们可以通过改写软件来完成修改,无需变更硬件方面的东西,所以我们总是踩着最后期限工作,不断改善声浪。当然,我们这样做会不可避免地给其他部门添麻烦,真的很抱歉(笑)。

但是我们做得越多,效果就越好。所以我们一直致力于把它做得越来越优秀,直到最后期限到来。

通过深入了解,我们知道声浪设计工作贯穿造车的全过程,其难度之高令人震惊。

希望您能喜欢带有主动声控制(ASC)功能的LBX MORIZO RR的声浪。“哔哔声”和“冒泡声”将给您带来激动人心且充满跃动感的体验。

为了让它在实车上听起来更自然,“哔哔声”和“冒泡声”会随机出现,因此您很少会遇到相同的声浪。

事实上,这是由非常复杂的逻辑系统控制的。如果您有机会实际驾驶一下的话,请千万不要错过宝贵的体验机会。

LBX MORIZO RR(有ASC)
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