汽车时变噪声的响度计算模型适用性分析

建立Zwicker瞬时响度、Moore瞬时响度、Moore时变响度计算方法,引入ArtemiS软件的Zwicker时变响度计算方法,并采用4种模型针对汽车发动机怠速噪声、汽车关门声和电机驱动汽车加速噪声3种典型的稳态、冲击与阶次扫频的信号进行响度计算,对比分析4种模型用于时变噪声响度计算的适用性.研究表明:噪声频率成分与幅值变化越剧烈,Zwicker与Moore时变响度计算偏差越大,瞬时响度模型的计算越精确;Moore时变响度时频分析有助于噪声来源和发生机理的分析与识别.     

基于汉语语音素材的响度算法误差研究

对两类在国际上得到广泛接受的响度模型即Moore和Zwicker时变响度模型及ITU(国际电信联盟)标准推荐响度模型进行了对比研究.通过耳机回放的主观听音实验评估了这两类响度模型在计算汉语语音素材总响度时的有效性.模型的评价采用了4种不同的统计量,对模型的绝对精度和相对精度进行了度量.研究发现,ITU-R BS.1770-4推荐响度模型相对简单,更易于对语音素材的总响度进行度量;在计算汉语语音素材的总响度时,ITU标准推荐响度模型比Moore和Zwicker时变响度模型的精度高,提高了0.5～2 dB.     

响度特征量化的改进算法

为提取噪声信号的响度特征,研究Zwicker响度计算模型中安静状况下听阈对应的激励、被计算声音对应的激励和参考声强对应的激励3个参数参与运算的方式,引入等响曲线上24个临界频带中心频率对应的听阈声强级,提出了通过求取噪声信号的能量,计算噪声信号各临界频带的特性响度值的响度计算改进算法。利用这一算法可方便地计算噪声信号不同临界频带的响度值,这些特性响度值可组成一个24维响度特征矢量,以应用于信号分析、模式识别等。通过水声目标的模式识别实验,验证了这一信号响度特征量化改进算法的有效性和实用性。     

纯音信号双耳响度叠加与双耳声级差及频率的关系

现有关于响度的模型多基于双耳等响的假设之上, 但实际中, 人耳常处于双耳异响的听觉环境中. 在这种情况下, 双耳响度的算术平均值常用作总体响度感知的估计值, 即认为总体响度感知不受双耳间响度差异的影响. 我们通过主观评价实验, 对双耳异响条件下纯音信号的总体响度感知进行了初步探索. 实验结果显示, 总体响度感知在低频范围波动并不明显, 而在高频范围波动逐渐趋于显著;当双耳声级差增大时, 总体响度感知大于双耳间响度的算术平均值. 基于实验结果提出了双耳异响条件下总体响度感知的修正模型. 修正模型与实验结果具有很高的一致性.     

基于主动噪声控制技术改善车内声品质

为达到改善某款SUV匀速工况下车内声品质的目的,以驾驶员右耳旁的稳态噪声为研究对象,建立GA-BP声品质预测模型,对声品质客观参量和主观烦恼度进行一元线性回归,选取与主观烦恼度显著相关的响度和粗糙度作为控制目标,利用Zwicker计算模型对响度进行分析,利用小波变换对粗糙度进行分析,根据分析结果确定最优控制频带,并设计基于FELMS算法的主动噪声控制系统对样本噪声进行主动控制。仿真结果表明,控制后噪声的响度、粗糙度分别降低了33.5%、23.1%,烦恼度等级下降了2.76个等级,车内声品质得到大幅改善。     

响度与响度JND的关系

根据解释强度与强度JND关系的唯象模型 ,可得与ISO 1 3 1 1 979(E)同形式的响度变化模式 .也可得响度与响度JND间存在的关系 :响度JND与响度的比 (ΔL/L)是不依赖信号强度变化的常数 .响度与响度JND间的这种关系可从响度的听神经发放率表达机制得到定性的解释 .     

约束阻尼结构油底壳的辐射噪声响度研究

建立含机油的约束阻尼结构油底壳的耦合模型及其辐射声场无限元模型,测取螺栓的振动加速度,将其加载于油底壳螺栓孔处计算油底壳辐射声场.提取距油底壳底面中心垂向10 cm处的声压仿真值,在500~3 000 Hz内的声压仿真值与测试值十分吻合,验证了油底壳声学计算的准确性.分别以油底壳辐射噪声A计权声压级总值及响度值为目标进行优化计算,对比分析可得:A计权声压级总值较低的噪声可能使人感觉噪声强度较大,以响度等声品质指标为目标才能最直接地改善部件的NVH性能.以辐射噪声响度为目标函数,采用自适应模拟退火算法对油底壳各层厚度进行优化,优化后响度值较原机降低40.0sone,降幅达27.3%,且改进后的总质量降低21.2%,NVH性能明显改善.     

行为学方法测试听觉响度感知的时间积分效应

针对音长对语音响度感知的影响即时间积分效应,采用行为学测试方法,包括量值估计法、自适应迫选法、多模态匹配法,并对多模态匹配法进行了改进,将颜色感知应用于响度评估中。为了定量分析响度感知的时间积分效应,采用指数函数对响度感知随音长的变化趋势进行了数学建模。作为参考,将1kHz纯音也用于响度感知时间积分效应的实验中,以便与复音的实验结果进行对照比较。另外,不同的测试方法间也进行了比较分析,评价参数包括单个被试内的重复测试方差、被试间的个体差异和实验时间。实验结果显示:元音的响度感知时间积分效应与纯音的结果相似,即响度随音长有先逐渐增大、后趋于饱和的趋势,且建模分析得到的时间常数均在200ms左右。改进的跨模态匹配方法在实验稳定性和高效性上均具有优势。     

一种基于心理声学品质和调制频率的车窗电机检测方法

为保证车窗电机出厂前声品质和性能达到要求,提出了基于心理声学参量和调制频率的车窗电机检测方法。基于传统的心理学客观参量模型计算正常电机和故障电机声音样本的响度、粗糙度、尖锐度,基于修正的模型计算其尖锐度值,并通过主客观评价试验分析正常电机和故障电机的响度、粗糙度、尖锐度、修正后尖锐度与主观感受反映的相关性;以响度、修正后尖锐度作为特征向量,将电机分为正常电机和异常噪声电机,在此基础上为了诊断异常噪声电机的故障类型,加入物理参量调制频率作为预测车窗电机故障类型的特征量;最后,构建附加动量法优化的BP神经网络分类器对电机进行分类,通过试验验证优化的神经网络分类器。研究结果表明:正常电机与故障电机的响度和修正后尖锐度值存在明显差别,响度和修正后尖锐度与人的主观心理一致性较好,一致性系数达0.8以上;碳刷-换向器缺陷的电机噪声频率在80~100Hz,蜗杆-齿轮缺陷的电机噪声频率在20~40Hz,而正常电机的噪声频率在100 Hz以上,调制频率可作为检测电机故障类型的特征量;优化的神经网络分类器对车窗电机的分类准确率达90%以上,且与传统BP神经网络分类器相比其准确率更高和耗时更少。     

基于FELMS算法改善车内声品质

为了改善某款国产乘用车匀速工况下车内噪声声品质,以驾驶员耳旁处的噪声为研究对象,首先在支持向量机基础上,引入最小二乘法进行优化其求解的约束条件,建立LS-SVM高精度的预测模型,实现声品质的客观评价。选取对声品质影响最大的响度作为控制参量,依据特征响度的大小确定各临界频带对总体响度的贡献程度,然后采用CEEMD经验模态分解对信号进行处理,经分解重构后确定各IMF分量对声品质的影响程度。最后基于Simulink搭建FELMS噪声主动控制系统,综合考虑控制频段大小对自适应滤波效果的影响以及声品质的控制效果进行仿真研究。结果表明,当响度达到最优控制时,烦躁度下降了2.47个等级,当基于CEEMD分解的声品质主动控制达到最优时,烦躁度下降了3.07个等级,控制效果明显提升,车内声品质得到良好的改善。     

舰船辐射噪声的响度和音色特征模型

首先分析模拟舰船辐射噪声的归一化功率和Moore响度变化趋势,进一步用海试数据验证Moore响度的周期性变化特点,分析Moore响度周期性变化的原因,提取Moore响度均值作为一维特征.然后分析研究音色中有效的谱质心特征,根据谱质心的数学定义推导出谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度的数学公式,举例分析其物理含义,并提出基于六分段频带的谱质心、谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度共24维的音色特征模型.将Moore响度特征模型和音色特征模型相结合,从组合的25维特征的均值和方差分布可知特征具有一定的可区分性.最后设计3层BP神经网络分类器,海试数据表明基于Moore响度和音色的特征模型提取方法是有效的,且有利于提高分类识别率.     

压缩机的声品质分析

运用史蒂文斯稳态宽频带噪声响度计算方法以及Fastl总感觉噪度计算方法,分别对压缩机改进前、加装小孔消声器后左侧和后端面的噪声进行了声品质评价分析;分析表明,安装小孔消声器后,在噪声降低的同时,压缩机左侧和后端面的响度分别下降了10.25、13.3 sone,下降率均达到了40%以上,总感觉噪度分别下降了12.5、15 noy,下降率均达到了45%以上,说明小孔消声器对压缩机的声品质改善是非常理想的.     

基于辐射噪声响度的柴油机NVH性能优化

分析人耳对不同频率纯音的衰减特性,提出结合人耳的衰减特性和柴油机辐射噪声的频谱特性进行响度优化的方法。运用多体动力学法和边界元法对柴油机进行声学分析,采用Moore响度模型对柴油机的辐射噪声的响度进行仿真分析。分析认为柴油机1 300~2 000 Hz的辐射噪声对柴油机响度贡献最大,通过声强法噪声源识别试验得出柴油机辐射噪声在该频段的主要贡献部件是油底壳、齿轮室罩、缸盖罩以及机体。对柴油机的齿轮室罩、缸盖罩以及机体进行结构改进,改进后柴油机的声功率级由76.4 d B下降至75.5 d B,降低0.9 d B;柴油机辐射噪声响度由161.5 sone下降到144.7 sone,降低10.4%,柴油机的NVH性能明显改善。     

基于响度级、耳间互相关系数和中心频率的主观声场宽度预测模型

耳机回放音频时,大脑感知到的音频的主观声场宽度受其响度级、耳间互相关系数和频率成分的影响显著.采用虚拟声学指针作为参考信号,针对响度级在60～80方,耳间互相关系数在0～1的倍频程信号进行了主观声场宽度听音实验.实验结果表明:随着响度级的提高主观声场宽度在不同频段有不同的增幅,增幅最大值在200 Hz附近,最小值在1600 Hz附近,每增加10方,平均声场宽度增幅为5.4°;随着耳间互相关系数的降低,主观声场宽度的增幅在400～800 Hz最大,耳间互相关系数每降低0.2,主观声场宽度增加约4.8°.根据实验结果建立了一个基于响度级、耳间互相关系数和中心频率的三因素主观声场宽度预测模型.验证实验表明,该模型的预测结果和听音者的实验结果误差在5.4°,符合实验的精度要求,能够对给定信号的声场宽度进行有效的预测.     

一种改进的适用于数字助听器的基于非线性频率压缩的多通道响度补偿方法

为了改进数字助听器中的响度补偿, 并提高高频部分的语音可懂度, 提出一种基于非线性频率压缩的多通道响度补偿的综合方法。首先, 为了避免语音的频率畸变, 基于语音可懂度进行频谱的多通道划分。然后, 采用一种非线性的频率压缩方法, 将高频部分的声音压缩至患者能听到的低频部分。所提出的非线性频率压缩方法是基于不同频段对语音理解度的贡献占比来改变频率压缩比。最后, 为了实现自适应的响度补偿同时防止传统宽动态范围压缩的固定压缩比降低语音质量, 采用一种随时间可变压缩比的自适应宽动态范围压缩方法。实验结果表明, 相对于传统的宽动态范围压缩和频率压缩方法, 该方法可以改善20%的语音鉴别准确率。     

安徽高校高水平运动员听觉能力特征及差异性研究

采用BD-II-116型听觉实验仪,对32名不同专项和性别的安徽高校高水平运动员的听觉能力进行测试,对不同频率乐音的听觉能力特点和差异性进行分析.结果表明:(1)田径和体育舞蹈、田径和球类、球类和武术高水平运动员在512 Hz和2000 Hz,响度绝对阈限值差异性显著;(2)田径和武术、体育舞蹈和武术高水平运动员在512 Hz、1000 Hz、2000 Hz、4000 Hz和8000 Hz,响度绝对阈限值差异性不显著;(3)体育舞蹈和球类高水平运动员在512 Hz、4000 Hz,响度绝对阈限值差异性显著,而在1000 Hz、2000 Hz和8000 Hz,响度绝对阈限值差异性不显著.     

基于听感知特征的语种识别

为了在语种识别时充分利用人的听感知特性提高识别性能,提出了一种基于听感知模型的特征。听感知特征采用Gammatone滤波器组代替常用的三角滤波器组计算语音信号各子带能量;根据等效矩形带宽模型,确定各滤波器的中心频率与带宽;使用反置等响度曲线模拟人耳对信号不同频率成分的主观响度感受。在基本听感知特征的基础上,还提出了一、二阶差分特征和偏移差分特征用于语种识别。对比实验表明,该文所提的听感知特征性能均优于目前普遍使用的Mel频率倒谱系数(MFCC)特征及其衍生特征。     

民族音乐厅堂响度优选试验

响度是厅堂音质评价的重要指标之一．为对民族音乐厅堂的响度进行优选，在消声室内录制民族音乐干信号，同时采用可听化技术产生厅堂脉冲响应，并将干信号和仿真的厅堂脉冲响应卷积．卷积结果最终用于主观听音评价．该实验通过比较仿真和实测的声学参数来验证仿真方法的可行性，与实测结果的对比表明，仿真方法具有较好的仿真精度．文中还在改进响度划分方法的基础上应用成对比较法对民乐演出厅堂的响度进行了优选，从而确定民族音乐的优选响度．     

基于听感知特征的语种识别

为了在语种识别时充分利用人的听感知特性提高识别性能,提出了一种基于听感知模型的特征。听感知特征采用Gammatone滤波器组代替常用的三角滤波器组计算语音信号各子带能量;根据等效矩形带宽模型,确定各滤波器的中心频率与带宽;使用反置等响度曲线模拟人耳对信号不同频率成分的主观响度感受。在基本听感知特征的基础上,还提出了一、二阶差分特征和偏移差分特征用于语种识别。对比实验表明,该文所提的听感知特征性能均优于目前普遍使用的Mel频率倒谱系数(MFCC)特征及其衍生特征。     

响度与响度JND的关系

根据解释强度与强度ＪＮＤ关系的唯象模型，可得与ＩＳＯ－１３１－１９７９（Ｅ）同形式的响度变化模式。也可得响度与响度ＪＮＤ间存在的关系：响度ＪＮＤ与响度的比（△Ｌ／Ｌ）是不依赖信号强度变化的常数。响度与响度ＪＮＤ间的这种关系可从响度的听神经发放率表达机制得机制得到定性的解释。