車載聲學(xué)：座艙里的個性化音區(qū)技術(shù)

本文深入探討車載音響系統(tǒng)中執(zhí)行器布置方式對個性化音區(qū)實現(xiàn)的影響，分析窄輻射與寬輻射執(zhí)行器的聲音輻射特性、聲道分離度及音區(qū)分隔度，并探討執(zhí)行器的隱形集成與安裝技術(shù)，旨在優(yōu)化車內(nèi)音響體驗。

芝能科技出品

隨著車載音響技術(shù)的不斷進步，個性化音區(qū)的實現(xiàn)已經(jīng)成為提升車內(nèi)用戶體驗的關(guān)鍵技術(shù)之一。執(zhí)行器的布置方式直接影響車內(nèi)聲音的輻射、聲道分離、音區(qū)分隔及美觀集成效果。

我們將從聲音輻射與聚焦、聲道與音區(qū)分隔、安裝與隱形集成等方面深入分析執(zhí)行器的布置方式對車內(nèi)音響體驗的影響，探索如何通過合理布置執(zhí)行器達(dá)到最佳的音質(zhì)效果，提升個性化音區(qū)的實現(xiàn)效果。

● 現(xiàn)有方案對比

◎ 耳機：成本低、聲道分離度好、音質(zhì)可能佳，但佩戴時的觸感會干擾用戶，且影響車內(nèi)交流。

◎ 聲場合成：無觸感干擾、音質(zhì)不錯，但需要大量聲源，系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。

◎ 近耳聲源：無觸感干擾、音質(zhì)良好、成本低，但存在位置偏離時效果不佳的問題。

01

聲音輻射與聚焦效果

執(zhí)行器的布置方式在車內(nèi)音響系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，尤其在聲音的輻射和聚焦方面。執(zhí)行器具有特定的輻射特性，不同布置方式對聲音的傳播范圍和方向性有著顯著影響。

● 窄輻射與定位：執(zhí)行器的窄輻射特性使其可以在特定頻率下實現(xiàn)聲音的聚焦。例如，從2kHz開始，執(zhí)行器可以有效聚焦聲音，將聲音定向傳播到指定區(qū)域。

在車載音響系統(tǒng)中，通過將執(zhí)行器布置在頭枕、座椅靠背等特定位置，可以精準(zhǔn)地將聲音聚焦到乘客耳部。

這種布置方式可以有效避免聲音擴散到其他區(qū)域，從而提升音頻的定向性和清晰度。乘客可以在各自的音區(qū)內(nèi)體驗到更加沉浸式、清晰的音效，確保每個音區(qū)的用戶都能享受到最佳的聲音效果。

● 寬輻射與均勻度：與窄輻射不同，某些執(zhí)行器具備寬輻射特性，可以在較大范圍內(nèi)提供均勻的聲音效果。尤其是在低頻至中頻范圍內(nèi)，寬輻射執(zhí)行器可以覆蓋更廣泛的區(qū)域，確保不同位置的乘客都能體驗到相似的音效。

通過合理布置這些執(zhí)行器，車內(nèi)座位區(qū)域的音效可以得到均勻分配，避免了部分座位區(qū)域音量不足或失真，從而提升了音區(qū)的覆蓋效果和體驗穩(wěn)定性。

在音頻播放時，乘客無論處于車內(nèi)哪個座位，都能享受到一致的聲音質(zhì)量，增強車內(nèi)音響系統(tǒng)的整體體驗感。

執(zhí)行器將電信號轉(zhuǎn)換為運動，類似于弓弦與琴弦的相互作用，通過耦合將振動傳遞到面板，再將聲波輻射到車內(nèi)環(huán)境?？蓪⑵浔硎緸殡p質(zhì)量振蕩器，在不同的激勵條件下（如臨界、超臨界）工作。

執(zhí)行器與面板的匹配：執(zhí)行器位置多樣，如 A 柱裝飾板等。從力激勵到聲輻射的傳遞過程復(fù)雜，因為面板的質(zhì)量、剛度、阻尼等存在差異，需要使執(zhí)行器和面板的阻抗相互匹配，以實現(xiàn)高效的聲音輻射。

除了聲音輻射特性，執(zhí)行器的布置方式還直接影響車內(nèi)音區(qū)的分隔效果以及聲道的清晰度，這對個性化音區(qū)的實現(xiàn)至關(guān)重要。

● 聲道分離度：執(zhí)行器的布局對于聲道的分離度有著直接影響。

通過合理布置執(zhí)行器，可以有效減少不同聲道之間的聲音串?dāng)_，提升聲道分離效果。例如，在高頻段，執(zhí)行器可以通過合理的布置，實現(xiàn)良好的聲道分離，尤其是在100Hz以上頻段，表現(xiàn)尤為突出。

這種布置使得每個乘客都可以清晰地分辨出不同聲道的音頻內(nèi)容，提升音響系統(tǒng)的立體感和層次感。

在實際測試中，合理布局的執(zhí)行器可以在高頻段實現(xiàn)更好的聲道分離，保證每個音區(qū)的獨立性，為車內(nèi)每個乘客提供個性化的音頻體驗。

● 音區(qū)分隔度：執(zhí)行器的布置對于音區(qū)分隔度也有重要影響。

在車載音響系統(tǒng)中，音區(qū)分隔度決定了不同音區(qū)之間的隔離效果。通過將執(zhí)行器精確布置在各個音區(qū)的關(guān)鍵位置，可以有效避免音區(qū)之間的聲音泄漏，確保每個音區(qū)的私密性和獨立性。

在實際測試中，合理布置的執(zhí)行器在100Hz以上頻段可以實現(xiàn)更好的音區(qū)分隔度，通常大于10dB，且高頻段的分隔效果更為顯著。

每個乘客的音區(qū)得到有效隔離，從而避免了相鄰音區(qū)之間的聲音干擾，保證了個性化音區(qū)的獨立性，使得每個乘客都可以享受屬于自己的音頻世界。

◎ 現(xiàn)在的設(shè)計頻率范圍擴展至 100 - 20000Hz；體積小、重量輕（78g ，相比傳統(tǒng)揚聲器 230g）；

◎ 設(shè)計自由度高，一種設(shè)計可適用于多種場景，能在任意位置隱形集成；

◎ 輻射角度窄，聲音定位容易；

◎ 某些執(zhí)行器可實現(xiàn)從約 2kHz 的聲聚焦，在大表層上提供沉浸式音效體驗；

◎ 矩形執(zhí)行器易于集成，且可完全密封。

◎ 對于執(zhí)行器，其支撐結(jié)構(gòu)（如頭枕外皮）成為音響系統(tǒng)的一部分，增加了音響系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性；

◎ 部分材質(zhì)（如紡織物 / 塑料）制成的執(zhí)行器容易損壞；

◎ 圓形執(zhí)行器集成困難；單邊懸掛的執(zhí)行器穩(wěn)定性差。

02

個性化聲音安裝

與隱形集成效果

執(zhí)行器集成到頭枕時，需要制作與頭枕外皮完美貼合的傳輸板，在頭枕泡沫內(nèi)進行切割以安裝執(zhí)行器，最終實現(xiàn)非穿孔式的隱形集成，相比基于揚聲器的頭枕（需要穿孔），外觀更美觀。

執(zhí)行器的安裝方式有多種，如僅使用粘合劑層、粘合劑層加固定（螺絲、熱鉚、卡扣等）在車載音響系統(tǒng)的設(shè)計中，執(zhí)行器的安裝方式和隱形集成效果同樣是提升用戶體驗的重要因素。合理的執(zhí)行器集成方式不僅可以提升音響性能，還能確保車內(nèi)空間的美觀和整潔。

● 集成難度：執(zhí)行器的形狀和尺寸直接影響其在車內(nèi)結(jié)構(gòu)中的集成難度。

◎ 矩形執(zhí)行器相對較易集成，可以適應(yīng)不同車內(nèi)結(jié)構(gòu)的安裝需求，特別是對于頭枕等區(qū)域，矩形執(zhí)行器可以通過粘合劑和其他固定方式靈活安裝，從而實現(xiàn)隱形集成，避免對車內(nèi)整體設(shè)計產(chǎn)生影響。

◎ 而圓形執(zhí)行器則相對較難集成，可能限制其在一些空間緊湊、對隱形效果要求較高的車內(nèi)環(huán)境中的布置。

挑選合適的執(zhí)行器形狀和尺寸對于車內(nèi)音響系統(tǒng)的集成性和美觀性至關(guān)重要。

● 隱形與美觀：隱形集成的要求使得執(zhí)行器的安裝方式必須巧妙而不顯眼。

在頭枕、座椅靠背等位置合理布置執(zhí)行器，既能滿足聲學(xué)性能的需求，又不會破壞車內(nèi)的美觀設(shè)計。

例如，通過巧妙布置執(zhí)行器，可以實現(xiàn)在車內(nèi)幾乎無穿孔的隱形安裝，使得音響系統(tǒng)的聲音效果得到充分發(fā)揮的同時，保持車內(nèi)裝飾的一體感和整潔感。

對于注重車內(nèi)設(shè)計美學(xué)的用戶而言，這種隱形集成的設(shè)計無疑是提高車內(nèi)音響體驗的重要方面。

◎ 執(zhí)行器在約 100Hz - 10kHz 范圍內(nèi)工作，在約 200Hz 時效率最高；

◎ 揚聲器在約 700Hz - 10kHz 范圍內(nèi)工作，在約 4kHz 時效率最高。

執(zhí)行器能激發(fā)更寬的頻率范圍，帶來更震撼的音效體驗，且適合用于主動降噪系統(tǒng)。

◎ 執(zhí)行器在大于 200Hz 時 THD 較低（在 3kHz 處有峰值，因基音輻射低）；

◎ 揚聲器在大于 700Hz 時 THD 較低（在 600Hz 處有峰值，因基音輻射低），總體而言執(zhí)行器的失真更低。

高頻段的聲道分離度更好，但由于反射，低頻段的聲道分離度會下降。當(dāng)聲道分離度達(dá)到 18dB 時，人耳可感知到近乎 100% 的聲道分離效果。

在無聲音算法支持的情況下，從 100Hz 開始音區(qū)分隔度始終大于 10dB，且高頻段的音區(qū)分隔度更好。

在頭部位置偏移約 10cm 以內(nèi)時，對音效影響不明顯；但從約 20cm 開始，會出現(xiàn)顯著偏差。

小結(jié)

執(zhí)行器的布置方式對車內(nèi)個性化音區(qū)的實現(xiàn)至關(guān)重要，合理配置窄輻射和寬輻射執(zhí)行器，可以提升聲音的定位性、清晰度和沉浸感。而通過優(yōu)化聲道分離度和音區(qū)分隔度，可以確保不同音區(qū)之間的獨立性，避免聲音干擾。

執(zhí)行器可隱形集成到頭枕中；相比基于揚聲器的頭枕，基于執(zhí)行器的頭枕能輻射更寬的頻率范圍，且低頻表現(xiàn)更優(yōu)；特別適合用于主動降噪（ANC）和道路噪音消除（RNC）。