CN113938805B - 一种低音音质的量化方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种低音音质的量化方法及装置，所述方法包括：分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重。本发明能够通过仿真获取小空间内不同低音扬声器位置配置下的声场特征，利用客观参数对小空间声场的音质感进行量化，从而为低音扬声器位置的选择提供建议和指导。

Description

一种低音音质的量化方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种低音音质的量化方法及装置。
背景技术
随着汽车行业的高速发展，顾客对汽车的舒适性要求也随之提高。其中汽车中的音响声品质成为产品竞争力的重要因素，声品质的研究与应用成为汽车声学***的研究热点。整车音效作为音响最终的表现形式，受到消费者最为直观的关注，其好坏已成为定位车型品质的重要指标之一。因此，如何快速客观地评价车内音响声品质成为了急需解决的问题。
然而汽车车内声场环境属于小空间，具有高反射面、几何形状复杂、次优布置的扬声器、声学路径不对称等特点，音质提升和优化难度大，特别是音响低音声品质提升缺乏一般性优化规律。因此，建立一套适用于小空间声场低音音质的量化方法，具有重要的研究意义和经济价值。
发明内容
本发明实施例提供一种低音音质的量化方法及装置，以解决上述技术问题，能够通过仿真获取小空间内不同低音扬声器位置配置下的声场特征，利用客观参数对小空间声场的音质感进行量化，从而为低音扬声器位置的选择提供建议和指导。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种低音音质的量化方法，包括：
分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；
根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；
分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重。
进一步地，所述的低音音质的量化方法还包括：
根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的低频比值，生成低音品质量化表并输出。
进一步地，所述的低音音质的量化方法还包括：
选取与所述低音品质量化表中最大的低频比值相对应的候选位置作为最优候选位置并输出。
进一步地，所述的低音音质的量化方法还包括：
根据所述音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的总声压级。
进一步地，所述的低音音质的量化方法还包括：
根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的总声压级，生成声压级分布量化表并输出。
进一步地，所述预设的评估位置包括主驾位置、副驾位后排位置。
进一步地，所述分别计算每一所述频响曲线的低频比值，具体为：
通过预设的公式分别计算每一所述频响曲线的低频比值；所述预设的公式为：
其中，LFR代表所述低频比值；yband_n代表第n个倍频程带对应的平均幅度；fM1代表所述预设的低频部分能量的上限频率；fM2代表所述预设的中低频频带范围的上限频率。
进一步地，fM1取为100Hz；fM2取为1000Hz。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种低音音质的量化装置，包括：
音频播放模块，用于分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；
第一计算模块，用于根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；
第二计算模块，用于分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种低音音质的量化方法及装置，所述方法包括：分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重。本发明能够通过仿真获取小空间内不同低音扬声器位置配置下的声场特征，利用客观参数对小空间声场的音质感进行量化，从而为低音扬声器位置的选择提供建议和指导。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的低音音质的量化方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的车内低音扬声器布放位置侧视图；
图3是本发明一实施例提供的车内低音扬声器布放位置俯视图；
图4是本发明一实施例提供的低音音质的量化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明实施例提供了一种低音音质的量化方法，包括步骤：
S1、分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；
S2、根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线。在本发明实施例中，所述预设的评估位置包括主驾位置、副驾位后排位置。
S3、分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重。
在本发明实施例中，进一步地，步骤S3具体为：
通过预设的公式分别计算每一所述频响曲线的低频比值；所述预设的公式为：
其中，LFR代表所述低频比值；yband_n代表第n个倍频程带对应的平均幅度；fM1代表所述预设的低频部分能量的上限频率；fM2代表所述预设的中低频频带范围的上限频率。在本发明实施例中，进一步地，fM1取为100Hz；fM2取为1000Hz。
在本发明实施例中，所述的低音音质的量化方法还包括步骤：
S31、根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的低频比值，生成低音品质量化表并输出。
在本发明实施例中，所述的低音音质的量化方法还包括步骤：
S32、选取与所述低音品质量化表中最大的低频比值相对应的候选位置作为最优候选位置并输出。
在本发明实施例中，所述的低音音质的量化方法还包括步骤：
S4、根据所述音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的总声压级。
在本发明实施例中，所述的低音音质的量化方法还包括步骤：
S41、根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的总声压级，生成声压级分布量化表并输出。
需要说明的是，本发明实施例通过客观量化小空间内低音扬声器位置与低音音质感客观参数的方法，建立了在车内小空间中低音扬声器位置与音质感之间的关联。
车内音响***与一般环境不同，车内反射物较多，导致频响的峰谷值较多，本发明实施例选择的用于描述车内低音音质感的参数频率范围为整车频率响应曲线中的低频频带范围(20Hz-1000Hz)。
小空间声场的低音音质的客观参数，采用了整车频率响应二次计算获取的客观参数：低频比值LFR，其定义与计算如下：
低频比值(LFR)，定义如下：
其中，LFR代表低频比值；yband_n代表第n个倍频程带对应的平均幅度；fM1代表所述预设的低频部分能量的上限频率；fM2代表所述预设的中低频频带范围的上限频率。考虑到计算模型的使用频率范围，本发明中设置分母部分计算频率范围为20Hz到1kHz，分子部分计算频率范围为20Hz到100Hz。
LFR体现了低频部分幅值在低频计算模型使用频带中所占的比重。由公式(1)可以得知，LFR表征了低频能量成分(20Hz-100 Hz)在中低频频带范围内(20Hz-1000Hz)的能量占比，理论上，LFR与主观评价的力度呈正比关系。
小空间声场的低音音质优化，是通过仿真计算在车内小空间不同位置的低音扬声器激励下，车内小空间评价位置的频率响应，并通过二次计算低频比值LFR客观参数，综合比较进而获得优化后的低音扬声器候选位置。
基于上述方案，为便于更好的理解本发明实施例提供的低音音质的量化方法，以下进行详细说明：
本实施例的扬声器组配置为5组，其位置分布如图2-3所示。由于车内小空间声腔具有对称性，低音扬声器布放采用对称布放，图中典型位置只标注了一侧的低音扬声器位置。如图2-3所示，标号“1”、“2”、“3”、“4”和“5”分别表示某型号仿真车身左侧和右侧相同位置处的两个扬声器的候选位置，其中，各组低音扬声器之间的距离可以为50cm。其中主驾位置靠近扬声器组“2”左侧，副驾位后排靠近扬声器组“4”右侧。
本实施例建立了某型号仿真车的汽车几何模型，通过数值仿真计算不同扬声器组在单位激励条件下，在小空间中某固定位置的低频频率响应曲线。
1)分别数值仿真计算单位激励条件下，低音扬声器组“1”、“2”、“3”、“4”和“5”在车内小空间司机主驾位置和副驾驶位后排位置处的频响曲线；
2)根据参数定义公式二次计算不同扬声器组在评估位置处的LFR；
3)分别数值仿真单位激励条件下，低音扬声器组“1”、“2”、“3”、“4”和“5”在车内小空间司机主驾位置和副驾驶位后排位置处的总声压级。
示例的计算结果如表1和表2所示：
表1低音音质客观参数
主驾位置LFR 副驾位后排LFR
扬声器组“1” 0.67 0.71
扬声器组“2” 0.69 0.67
扬声器组“3” 0.60 0.45
扬声器组“4” 0.48 0.36
扬声器组“5” 0.38 0.50
表2单位激励输入下不同扬声器组的主驾位置与副驾位后排总声压级
需要说明的是，对比示例中的低音音质客观参数低频比值LFR，不同扬声器组均有明显差异。由表1可以得知，单位激励条件下，扬声器组“1”和“2”对车内低频音质得分较优秀，扬声器组“3”得分居中，而扬声器组“4”和“5”低频音质贡献较弱。
同时由表2的主驾位置声压级分布可以看出，由于扬声器组“5”、“1”和“2”更靠近车内矩形空间的角落处，更容易激发更多的车内模态，总声压级略高于扬声器组“3”和“4”；同时扬声器组“1”、“2”和“3”激发的低频能量(100Hz以下)比例较高，所体现的低频占比高于“4”和“5”，故低频音质评价参数LFR略高，更有利于力度感的主观感受。
同样的，副驾位后排的声压级及其相对位置比对关系可以看出，虽然扬声器组“3”和“4”距离中排右听音位置较近，但由于其低音频率成分占比相对较小，故低频音质评价参数LFR相对较低；扬声器组“5”虽然整体声压级较高，但由于其激励产生的低频声场模态更为丰富和平均，低频音质评价参数LFR并不是非常突出。
本发明实施例中的低音音质参数，在不同低音扬声器组位置均体现出了明显差异，本发明提供的低音音质的量化方法能用于预测同一型号车辆不同低音扬声器位置的低音音质特征，可为低音扬声器位置的选择提供建议和指导。
通过实施例本发明能够客观量化小空间内低音扬声器位置与低音音质感客观参数，在车内小空间建立了低音扬声器位置与音质感之间的关联，从而能够通过客观测量进一步预估低音音质的主观评价结果。
需要说明的是，对于以上方法或流程实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
请参见图4，为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种低音音质的量化装置，包括：
音频播放模块1，用于分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；
第一计算模块2，用于根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；
第二计算模块3，用于分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重。
进一步地，所述的低音音质的量化装置还包括：
音质量化模块，用于根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的低频比值，生成低音品质量化表并输出。
进一步地，所述的低音音质的量化装置还包括：
位置优选模块，用于选取与所述低音品质量化表中最大的低频比值相对应的候选位置作为最优候选位置并输出。
进一步地，所述的低音音质的量化装置还包括：
第三计算模块，用于根据所述音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的总声压级。
进一步地，所述的低音音质的量化装置还包括：
声压级量化模块，用于根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的总声压级，生成声压级分布量化表并输出。
进一步地，所述预设的评估位置包括主驾位置、副驾位后排位置。
进一步地，所述分别计算每一所述频响曲线的低频比值，具体为：
通过预设的公式分别计算每一所述频响曲线的低频比值；所述预设的公式为：
其中，LFR代表所述低频比值；yband_n代表第n个倍频程带对应的平均幅度；fM1代表所述预设的低频部分能量的上限频率；fM2代表所述预设的中低频频带范围的上限频率。
进一步地，fM1取为100Hz；fM2取为1000Hz。
可以理解的是上述装置项实施例，是与本发明方法项实施例相对应的，本发明实施例提供的一种低音音质的量化装置，可以实现本发明任意一项方法项实施例提供的低音音质的量化方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种低音音质的量化方法，其特征在于，包括：
分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；
根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；
分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重；
其中，所述分别计算每一所述频响曲线的低频比值，具体为：
通过预设的公式分别计算每一所述频响曲线的低频比值；所述预设的公式为：
其中，LFR代表所述低频比值；yband_n代表第n个倍频程带对应的平均幅度；fM1代表所述预设的低频部分能量的上限频率；fM2代表所述预设的中低频频带范围的上限频率。
2.根据权利要求1所述的低音音质的量化方法，其特征在于，还包括：
根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的低频比值，生成低音品质量化表并输出。
3.根据权利要求2所述的低音音质的量化方法，其特征在于，还包括：
选取与所述低音品质量化表中最大的低频比值相对应的候选位置作为最优候选位置并输出。
4.根据权利要求1所述的低音音质的量化方法，其特征在于，还包括：
根据所述音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的总声压级。
5.根据权利要求4所述的低音音质的量化方法，其特征在于，还包括：
根据所述预设的候选位置、所述预设的评估位置以及对应的总声压级，生成声压级分布量化表并输出。
6.根据权利要求1所述的低音音质的量化方法，其特征在于，所述预设的评估位置包括主驾位置、副驾位后排位置。
7.根据权利要求1所述的低音音质的量化方法，其特征在于，fM1取为100Hz；fM2取为1000Hz。
8.一种低音音质的量化装置，其特征在于，包括：
音频播放模块，用于分别控制设于预设的候选位置的多个低音扬声器组进行音频播放；
第一计算模块，用于根据从预设的评估位置采集到的音频数据，获得在单位激励条件下的每一所述低音扬声器组所对应的频响曲线；
第二计算模块，用于分别计算每一所述频响曲线的低频比值；其中，所述低频比值为频响曲线中预设的低频部分能量在预设的中低频频带范围内所占的比重；其中，所述分别计算每一所述频响曲线的低频比值，具体为：
通过预设的公式分别计算每一所述频响曲线的低频比值；所述预设的公式为：
其中，LFR代表所述低频比值；yband_n代表第n个倍频程带对应的平均幅度；fM1代表所述预设的低频部分能量的上限频率；fM2代表所述预设的中低频频带范围的上限频率；fM1取为100Hz；fM2取为1000Hz。
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