心理聲學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
心理聲學的視頻教程
氣動噪聲的NVH解決方案
會議簡介： 我們將展現Ansys VRXPERIENCE Sound和Ansys Fluent的全新連接，并結合兩者優勢來提供最先進的氣動聲學模擬。基于這種強大的連接，Fluent用戶可以聽他們模擬的聲音，并進一步使用VRXPERIENCE Sound來利用頻譜和時頻分析、心理聲學指標計算（如語音清晰度，dBA，銳度，響度等）來優化改善聲音品質。
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心理聲學的實例教程
圖 3：不同柴油或汽油發動機汽車噪聲心理聲學煩惱度（PA）和主觀評價的結果對比
總的來說，心理聲學煩惱度（PA）是一個可以評估聲音質量的復合心理聲學指標，它不僅適用于真實的聲音，也同樣適用于合成的聲音。如果再結合考慮其他元素，如審美和認知因素，時尚的聲學趨勢等，心理聲學煩惱度（PA）將可以為產品聲品質設計（Sound Design）提供了巨大的潛力。
2 感知愉悅度（Sensory pleasantness）
愉悅度可以從某種程度上看成是煩惱度的對立面，所以研究愉悅度也可以幫助我們更好地理解煩惱度的概念。Aures等在1984年研究出“感知愉悅度（Sensory pleasantness）”復合聲學品質指標，其分別受到粗糙度R、尖銳度S、音調T和響度N的影響。其中大的粗糙度和尖銳度對感知愉悅度有負面影響，而大的音調參數則對感知愉悅度的影響是正面的。對于響度而言，在其大于兩個人正常交流時的響度值之后，隨著響度的增加，感知愉悅度是降低的。
感知愉悅度的計算公式如下（從公式中也不難得出有關以上各影響因素的結論）：
根據Aures等，通過以上公式計算出來的感知愉悅度和通過心理聲學實驗測試的結果的擬合度高于90%。
圖 4中的a-d四幅圖顯示了在主觀測試實驗中，感知愉悅度分別受到各個心理聲學參數的影響的情況。
展開 因此，心理聲學就應運而生，心理聲學是研究聽覺的心理反應。
由于人的主觀感受沒有統一標準，不易測量。因此，國際上許多專家學者提出用心理聲學客觀參數來反映人的主觀感受。響度、尖銳度是影響聲品質偏好型的兩個主要心理聲學參數。其中，響度是反映人耳對聲音強弱的主觀感受程度，它考慮了特征頻帶分布和人耳掩蔽效應對聲音的影響。尖銳度描述了高頻成分在聲音頻譜中所占的比例，它反映了聲音信號的刺耳程度。
圖12為動力總成表面的響度情況，從圖中可以看出3個測量點的趨勢基本一致，隨著車速的升高，響度逐漸增大，人耳也感覺聲音越來越響。圖13為動力總成表面尖銳度情況，從圖中可知，動力總成表
面的尖銳度分部極不均勻。
電機端部尖銳度隨著車速升高先快速下降再緩慢升高；
減速器處尖銳度整體趨勢則先隨轉速升高而緩慢下降再快速升高，并在轉速為4300r/min(車速65km/h)左右時出現峰值，隨后又有所下降；
減速器處尖銳度隨著轉速升高先快速下降隨后逐漸升高；
3個測量點的尖銳度均在轉速為1700r/min(車速26km/h)左右時有最小值并相差不大。
由此可知，此時動力總成表面尖銳度分布最均勻，而且人耳感覺最不刺耳。
圖12 響度
圖13 尖銳度
4 結論
1）綜合利用頻譜分析、階次分析等方法來識別動力總成的主要振動噪聲源。電機電磁激勵產生的電流倍頻和減速器齒輪的1,2,3倍嚙合頻率對系統的振動噪聲影響較大。
2）試驗發現，盡管電機端的總體噪聲水平較減速器與差速器低，但是波動較大，聽起來感到不舒服。這說明聲音的煩躁度與聲壓級沒有關系，而是與聲壓級的變化率有關。
3）以心理聲學客觀評價參數為標準，對動力總成聲品質特性進行了初步研究。
展開 這就說明了僅用常規的聲壓級或/和聲功率（級）分析還不夠，還需要心理聲學參數，如響度等。
響度考慮人耳的聽覺特性，能反映出人的主觀感受。因此，響度是描述人們對噪聲的主觀感覺的一個非常重要的心理聲學參數。
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響度與響度級
響度是心理聲學一個重要的參數，描述的是聲音的響亮程度，表示人耳對聲音的主觀感受。更簡單一點理解響度，響度就是音量，如通過調節播放器上的音量旋鈕可以提高或降低聲音的響度。其計量單位是宋（sone），定義1kHz，聲壓級為40dB的純音的響度為1宋。
人耳對聲音的響度感受，不僅與聲壓級有關，還與頻率有關。相同聲壓級，不同頻率的聲音的響度感覺是不一樣的，聲壓幅值較小的聲音有可能比聲壓幅值較大的聲音具有更強的響度感覺。為了反映出人耳依據聲壓和頻率對聲音做出的主觀響度感受，上世紀20年代巴克豪森(Barkhausen)引入了響度級。巴克豪森是一位研究人員，他的名字縮寫Bark被命名為一個臨界頻帶率的單位（Bark域）。
聲壓有聲壓級，同樣，響度也有響度級。響度級定義以頻率1000Hz的純音作為基準音，其他頻率的聲音聽起來與基準音一樣響，該聲音的響度級就等于基準音的聲壓級，單位為方（phon）。例如，頻率1000Hz，聲壓級為40dB的純音對應的響度級為40方；聲壓級升高為50dB，響度級為50方；依此類推，如圖2所示，1000Hz的純音聲壓級為多高，其響度級則為多少。
展開 引言
當人們對噪聲特性獲得一定認知度后，聽覺系統就會在噪聲物理特性和發聲體的功能與品質等方面形成特定的感知聯系，并形成特定的心理感知需求和期望。人們對這種現象的關注是噪聲研究由聲級聲學（物理方面）向聲品質（心理方面）發展的直接源動力，反映了科學研究由客觀參量走向主觀參量，由唯物的研究進入“以人為本”的研究的發展趨向。自上世紀九十年代以來，聲品質的概念被創造和定義，并成為國際性的新興研究領域和研究熱點。
被國際學術界廣泛認同的完整的聲品質定義首先由Blauert給出：“聲品質是在特定的技術目標或任務內涵中聲音的適宜性”。聲品質定義中的“聲”并不是單純指聲波這樣一個物理事件，而是指人耳的聽覺感知，“品質”指由人耳對聲音事件的聽覺感知過程并最終做出的主觀判斷。Blauert的定義給出了聲品質概念的三方面內涵。首先是稱作“聲品質元素”的發聲部件，例如剃須刀中的馬達、刀片、支架、腔體；其次是聽覺感知，使用者暴露于機器發射的可聽頻率聲波的聲場中，并聽到聲音，開始其聽覺感知的過程，這一過程構成了聲品質概念中的“聽覺事件”；最后是使用者根據對某種機器（發聲體）的心理期望，判斷機器發射聲音的優劣，在這一過程中加入了使用者的認知和心情等主觀因素。主觀判斷的前提是使用者或心理聲學中的受試者（統稱為評價者或評價主體）對機器的噪聲發射有先驗的了解或知識，并具有明確的對噪聲特征的心理期望，這樣受試者才能將聽覺事件與噪聲的心理期望特征進行比較，從而做出聲品質優劣的判斷。聲品質的形成過程可以用圖1表示。
圖1 聲品質形成過程
從聲品質的定義中可以看出，聲品質并不是一種發聲體或機器內在的量。因而，聲品質不能簡單地描述為物理量，而必須通過人參與到聽覺事件中，并根據主觀心理期望進行判斷，才能產生聲品質。所以，聲品質研究必須注重人類聽覺的心理學特征和過程。
展開 Actran仿真完整流程
本研究的仿真流程與實驗流程并行推進，Actran的核心應用貫穿從單體建模到系統驗證的全階段，具體流程如下：
● 設計幾何聲學通道裝置（含導音管空腔底座、封蓋、帶出音孔上蓋三部件，采用卡扣設計安裝）；
實際測試模型
● 通過 Actran建立完整 AR 眼鏡模型，利用T-S參數，定義微型喇叭計算單元，設定分析頻率范圍、流體域類型（有限 / 無限）等參數；
● 在振膜前方 0.1m 處放置虛擬麥克風，仿真實驗量測環境，執行系統仿真。
● 后處理與數據對比：提取仿真結果中的聲壓級（SPL）、 阻抗幅值等數據；
仿真與測試對比結果
● 對比加裝幾何聲學通道前后的仿真數據，以及實驗與仿真的差異，驗證設計有效性。
聲學指標的驗證和優化
Actran仿真不僅能輸出客觀聲學參數，還能同步分析心理聲學指標，實現 “技術達標” 與 “聽覺舒適” 的雙重優化：
1. 頻率響應平坦度（F）
以量測頻率響應曲線中的峰值 SPLmax為基準，通過公式計算平坦度：
其中 N 為量測點總數，SPLi 為各頻率點實際聲壓級。F 越趨近于 1，代表頻率響應曲線越平坦，音質越穩定。Actran可快速計算不同幾何參數組合下的 F 值，篩選最優設計。
2. 心理聲學指標
● 響度均衡度：數值越低，聲音越平順，避免音色失衡；
● 銳度：數值越低，聲音越柔和，減少長時間佩戴導致的聽覺疲勞。
Actran可同步仿真這兩項指標的變化，彌補了傳統仿真僅關注頻率響應的局限。
項目中還研究了聲學通道設計的幾何參數對聲學性能的影響。
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心理聲學的最新內容
心理聲學指標
● 響度均衡度：數值越低，聲音越平順，避免音色失衡；
● 銳度：數值越低，聲音越柔和，減少長時間佩戴導致的聽覺疲勞。
Actran可同步仿真這兩項指標的變化，彌補了傳統仿真僅關注頻率響應的局限。
項目中還研究了聲學通道設計的幾何參數對聲學性能的影響。
HBK提供完整的聲品質分析工具，支持：
雙耳信號錄制（通過HATS人工頭）
心理聲學參數計算（響度、尖銳度、音調度）
主觀聽覺優化與故障診斷
符合ISO 532-1、ECMA-418-2等最新國際標準
幫助企業從“聽得見”到“聽得舒適”，全面提升產品接受度。
</strong></p><p>HBK提供<strong>完整的聲品質分析工具</strong>，支持：</p><ul><li>雙耳信號錄制（通過HATS人工頭）</li><li>心理聲學參數計算（響度、尖銳度、音調度）</li><li>主觀聽覺優化與故障診斷</li><li>符合ISO 532-1、ECMA-418-2等最新國際標準</li></ul><p>幫助企業從“聽得見”到“聽得舒適”，全面提升產品接受度
- 聲品質分析：提供響度、尖銳度、抖動度等心理聲學指標，優化產品聲音舒適度。
（4）旋轉機械分析
- 階次跟蹤：適用于發動機、變速箱等旋轉部件的振動分析，消除轉速波動帶來的頻譜模糊。
- 扭振分析：監測傳動系統的扭轉振動，預防軸系故障。
（5）環境與耐久測試
- 道路載荷數據采集：用于車輛耐久性測試，結合虛擬迭代技術加速臺架試驗。
從心理聲學的角度來看，頻譜包絡表示激勵聲級與特征頻帶率的關系模式，或稱為特性響度與特征頻帶率的關系模式。根據窄帶噪聲的尖銳度隨特征頻帶的變化關系，以及低頻成分的增加可降低尖銳度的特點，可以采用沖量因子g來構造尖銳度模型，在16Bark以下的頻帶g為1，而在16Bark以上的頻帶g大于1。
該解決方案還可以對音頻進行心理聲學解釋，有效地描述用戶的聆聽體驗，這也是VRXPERIENCE Sound的一項關鍵特性。理解聲音感知及其對人類產生的生理和情緒作用有助于判斷聲音質量，優化電動汽車的NVH表現。VRXPERIENCE Sound中電機聲學響應的聲音合成功能，便于用戶權衡可接受的聲音閾值，并根據心理聲學的標準創建質量指標。
UAM噪聲暴露可能導致的不利健康狀況包括疲勞、心理聲學影響和耳鳴。在航空業界，基于聲學的分析和先進的降噪技術被認為對UAM實踐的可持續性至關重要。
從心理聲學的角度來看，頻譜包絡表示激勵聲級與特征頻帶率的關系模式，或稱為特性響度與特征頻帶率的關系模式。根據窄帶噪聲的尖銳度隨特征頻帶的變化關系，以及低頻成分的增加可降低尖銳度的特點，可以采用沖量因子g來構造尖銳度模型，在16Bark以下的頻帶g為1，而在16Bark以上的頻帶g大于1。
整車涉水
氣動噪聲
VRXPERIENCE (VRX) Sound集成
VRX Sound Analysis in Ansys Fluent
VRX Sound: 心理聲學
本文結合了一些實測數據和分
析結果，對各種參數進行介紹，包括：
? 聲壓級(SPL)
? 心理聲學參數：響度(Loudness)、尖銳度(Sharpness)、
抖動度(Fluctuation Strength)、粗糙度(Roughness)
? 調幅參數：調制(Modulation)、包絡分析(Envelope)
? 純音類參數：突出比(Prominence Ratio)、
