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目錄
| ? | 發(fā)動(dòng)機(jī)聲浪的繼承 |
| ? | 創(chuàng)造“好聲浪”絕非易事 |
| ? | 噪聲與出于主觀意志的聲音 |
從低沉而厚重的怠速聲音，到令人毛骨悚然的高亢悲鳴，雷克薩斯LFA擁有著令人肌膚戰(zhàn)栗的多層次發(fā)動(dòng)機(jī)聲音。
這種被稱為“天使咆哮”的聲浪，正是Morizo一直追求的理想發(fā)動(dòng)機(jī)聲音。LFA的研發(fā)人員們通過對(duì)音樂學(xué)和聲學(xué)的研究，反復(fù)進(jìn)行試錯(cuò)測(cè)試與調(diào)整，打造出了堪稱經(jīng)典的獨(dú)特發(fā)動(dòng)機(jī)聲音。而雷克薩斯LC，便繼承了LFA聲浪的DNA。
負(fù)責(zé)制作LC發(fā)動(dòng)機(jī)音，隸屬于雷克薩斯性能研發(fā)部感性性能研發(fā)室的中山裕介主任介紹道：“我們的目標(biāo)是打造出一啟動(dòng)就能讓人辨識(shí)出這是雷克薩斯的聲浪”。
中山主任
當(dāng)時(shí)，擔(dān)任雷克薩斯LC首席工程師（CE）的人，是現(xiàn)在的佐藤恒治社長(zhǎng)，他曾說過：“希望在發(fā)動(dòng)機(jī)聲音塑造上多傾注心血。在制作LC的發(fā)動(dòng)機(jī)音時(shí)，要繼承LFA聲浪的DNA”。
于是，我們的研發(fā)工作便從分析LFA的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音都由哪些元素構(gòu)成開始著手。
LFA的聲浪是以排氣音為基礎(chǔ)音，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，吸氣音不斷疊加，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)逐步接近轉(zhuǎn)速極限，聲浪會(huì)漸漸變得立體且高亢。與LFA制作聲浪的理念相同，我們?yōu)長(zhǎng)C也賦予了這種充滿激情的聲浪。
雷克薩斯LC500。
為滿足嚴(yán)格的噪聲污染法規(guī)，研發(fā)人員不得不盡可能地抑制排放到車外的聲音，而另一面，他們又希望在駕駛艙內(nèi)打造出令人振奮的、富有運(yùn)動(dòng)感的聲音。
最后，研發(fā)人員為滿足這些相互矛盾的要求，采用了一種能夠增強(qiáng)吸氣音的設(shè)備——聲音生成器（Sound Generator）。
中山主任
當(dāng)時(shí)佐藤CE對(duì)我們說出了自己的想法：“能不能不使用電子設(shè)備，充分利用實(shí)際的吸氣音和排氣音，僅通過原聲來塑造具有雷克薩斯風(fēng)格的獨(dú)特聲浪”。
盡管彼時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的布局已經(jīng)基本確定，但我們還是在眾多相關(guān)部門的大力協(xié)助下，成功地利用聲音生成器，將發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)目標(biāo)頻率的吸氣音引入到了駕駛艙內(nèi)。
據(jù)說為制造出預(yù)期的聲浪，研發(fā)人員費(fèi)盡心思不斷調(diào)整排氣管的長(zhǎng)度和直徑。
關(guān)于排氣音的制作，我們也采用了繼承于LFA的技術(shù)，通過排氣管閥門的開閉來切換氣流路徑，從而控制音色和音壓。
排氣管閥門。
如此，坐在駕駛艙內(nèi)的人便能從車后方清晰地聽到排氣音，當(dāng)駕駛者踩下油門踏板時(shí)，吸氣音疊加響起，音源上給人一種從后方向前推進(jìn)的感覺。打造出了一種與駕駛者的油門操作相互呼應(yīng)，且聲音擴(kuò)散充滿立體感的聲浪。
LC500聲音生成器。
當(dāng)閥門打開時(shí)，排氣會(huì)被導(dǎo)向尾喉，演奏出鏗鏘有力的聲音；當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，排氣被消音器吸收，營(yíng)造出沒有轟鳴聲的寧?kù)o。通過這種主動(dòng)式閥門排氣系統(tǒng)與聲音生成器的結(jié)合，后者起到將吸氣音引入車內(nèi)的作用，使自然吸氣V8發(fā)動(dòng)機(jī)那獨(dú)特的充滿躍動(dòng)感的高頻和聲，得以在駕駛艙內(nèi)環(huán)繞。
而為消除不悅耳的聲音，研發(fā)人員運(yùn)用了一種主動(dòng)噪聲控制技術(shù)。通過音響系統(tǒng)發(fā)出如發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲等刺耳聲音的反向聲波*，從而減少人們對(duì)這些噪聲的感知。
＊反向聲波：若將聲音的振動(dòng)波形表現(xiàn)為山峰和山谷交替出現(xiàn)的圖像，那么反向聲波則是波形相反的倒置圖。
想必很多人有過佩戴降噪耳機(jī)的經(jīng)歷吧。降噪耳機(jī)的主動(dòng)降噪功能可以消除佩戴者周圍的噪聲，無需調(diào)高音樂音量就能聆聽到清晰的音質(zhì)。主動(dòng)噪聲控制的工作原理與耳機(jī)內(nèi)置的降噪功能如出一轍。
但是，如果產(chǎn)生的反向聲波與外界噪聲的聲波不吻合，那它不僅無法中和噪聲，還會(huì)讓噪聲更嚴(yán)重。因此，來自雷克薩斯性能研發(fā)部感性性能研發(fā)室的佐野真一主任表示：“這并不容易處理，可以說是一把雙刃劍”。而要實(shí)現(xiàn)中和噪聲這一目標(biāo)，一款能夠準(zhǔn)確捕捉噪聲的“Error mic”不可或缺。
中山主任
我們需要一個(gè)Error mic，它可以作為傳感器產(chǎn)生最恰當(dāng)?shù)姆聪蚵暡?，并且我們希望它的位置盡可能貼近人耳。
離耳朵近的話，甚至能抵消高頻音。從這點(diǎn)來看，戴在耳朵上的降噪耳機(jī)可以在很寬的頻段內(nèi)消除噪聲。
Error mic通常被安裝在車頂，但LC Convertible的車頂是可開關(guān)式的，所以我們將Error mic安裝在了頭枕上，并將此作為一項(xiàng)新技術(shù)。
通過采用這樣的技術(shù)，我們能夠讓駕駛者即使在敞篷車內(nèi)也能體驗(yàn)到LC“靜”與“動(dòng)”的世界觀。
如何在車頂打開的狀態(tài)下維持靜謐性？這是獨(dú)屬于敞篷車的挑戰(zhàn)，而LC500 Convertible不僅做到了這一點(diǎn)，還能讓乘客享受5L V8自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)帶來的發(fā)動(dòng)機(jī)聲浪，可謂“靜”與“動(dòng)”的和諧統(tǒng)一。
LC繼承了LFA的基因，我們誠(chéng)邀您聆聽它那如夢(mèng)似幻的美妙聲浪。
當(dāng)編輯部問“為什么LC以及被稱為L(zhǎng)C起源的LFA能有如此美妙的聲浪”時(shí)，佐野主任透露道：“LFA的V10發(fā)動(dòng)機(jī)是F1賽車發(fā)動(dòng)機(jī)降低部分性能后的產(chǎn)物，這就是為什么它的聲音如此美妙?！?/p>
佐野主任
事實(shí)上，如果采用能夠承受高轉(zhuǎn)速、大馬力的結(jié)構(gòu)，就會(huì)有較為干凈利落的階次，換句話說，就是聲音好聽。
首先，這種高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍與我們通常使用的發(fā)動(dòng)機(jī)完全不同。
LFA發(fā)動(dòng)機(jī)和最后一代CELICA搭載的2ZZ發(fā)動(dòng)機(jī)也是如此，只有提高發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)零件的剛性，才能在該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)使用。
雖然與運(yùn)動(dòng)車型的案例有所不同，但第一代LS的V8發(fā)動(dòng)機(jī)是完全平衡的。正因如此，其聲浪在原始狀態(tài)下就非常好聽，所以在一定程度上消除噪聲后，更能襯托聲浪本身的寧?kù)o悅耳。
由此可見，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的原始狀態(tài)良好，就更容易創(chuàng)造出好聲浪。否則，我們就必須花大力氣進(jìn)行噪聲消除，甚至有時(shí)候還會(huì)把原本想要聲音也消除掉......我這么說會(huì)給一些人帶來麻煩（笑）。
佐野主任一邊說一邊有些調(diào)皮地看向了來自動(dòng)力傳動(dòng)功能及性能研發(fā)部第3功能研發(fā)室的峰松孝行主管，峰松主任隨即露出了苦笑。
峰松主管
不論是增加動(dòng)力，還是提高燃油效率，都會(huì)產(chǎn)生噪聲。要保證汽車相關(guān)的性能，就不得不面對(duì)這一現(xiàn)實(shí)，因此我們很難找到控制這部分噪聲的方法。
雷克薩斯性能研發(fā)部第2動(dòng)力傳動(dòng)研發(fā)室的浜本嘉明組長(zhǎng)（GM）和栗山知也主任也認(rèn)同峰松主管的話。
浜本GM
如果為了提高燃燒效率而加快燃燒速度，氣缸內(nèi)的壓力會(huì)上升得更快，作為聲源的激振力和燃燒沖擊力也會(huì)隨之增加。反之，如果降低燃燒速度，雖然聲音會(huì)減小，但油耗會(huì)增加。
栗山主任
我們一直致力于降低油耗，所以現(xiàn)在遇到了這樣的難題。但既然我們?cè)卺槍?duì)聲音展開研究，就代表我們認(rèn)為聲音也很重要。
如何在不影響油耗的情況下減少噪聲？在這方面我們必須盡最大努力，一起想辦法。
2015年，豐田章男社長(zhǎng)（時(shí)任）與ICHIRO（鈴木一朗）先生進(jìn)行了一場(chǎng)對(duì)談。解釋了TNGA這一汽車制造的大變革必須推進(jìn)的背景，并在談話的開頭，談到了聲音的問題。
豐田社長(zhǎng)（時(shí)任）
所有的聲音在我們（豐田）看來都是噪聲。但也有音色這個(gè)概念——當(dāng)踩下油門時(shí)發(fā)出的“嗡”的聲音，是出于駕駛者本人主觀意志的聲音，所以我們不妨把它作為“音色”來區(qū)分。
換句話說，發(fā)動(dòng)機(jī)聲音作為“出于主觀意志的聲音”，是“制造更好的汽車”一大核心板塊。在這個(gè)過程中誕生了一個(gè)設(shè)備——強(qiáng)化聲音的“主動(dòng)聲控制（ASC）”。
ASC根據(jù)車輛行為添加電子聲音，以強(qiáng)調(diào)我們需要的聲音。那么，在這個(gè)過程中，如何進(jìn)行相關(guān)研發(fā)，以判斷應(yīng)該在什么樣的情境下以什么樣的方式添加什么樣的聲音呢？
在實(shí)際研發(fā)中，使用了將發(fā)動(dòng)機(jī)功能和車輛行為數(shù)值化并進(jìn)行模擬的研發(fā)專用模擬器HILS（Hardware-In-the-Loop-Simulation），并結(jié)合MT規(guī)格的GR YARIS的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。
中山主任
車內(nèi)音大致可以分為“發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲音”“路噪”和“風(fēng)聲”，而這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)能夠針對(duì)每種聲音進(jìn)行區(qū)分并添加ASC聲音的聲音模擬器。
更具體地說，發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音可以分為通過空氣傳播的聲音和由發(fā)動(dòng)機(jī)本體的振動(dòng)傳遞到各種物體的聲音。雖然實(shí)際上無法做到這么細(xì)致，但該系統(tǒng)也可以進(jìn)行模擬——假設(shè)將發(fā)動(dòng)機(jī)“懸浮”起來，車內(nèi)音會(huì)減少到什么程度。
這個(gè)模擬器的ASC聲音是通過車載ECU（Electronic Control Unit電子控制單元）輸出，因此可以將在這里模擬后設(shè)置的聲音直接替換到實(shí)際車輛中。
軟件中包含了發(fā)動(dòng)機(jī)的原聲、路噪和風(fēng)聲等音頻內(nèi)容，將這些聲音進(jìn)行混音處理，然后通過耳機(jī)播放。
首先，聽了GR YARIS的原聲后，再只聽ASC電子音時(shí)，就會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，電子音的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了“電子音”這一概念，聽起來竟然是如此逼真且低沉有力的排氣聲。
然后，當(dāng)將兩者的聲音疊加起來時(shí)，聽起來就像是換上了直管消聲器一樣，成了低沉且有力的怠速聲。當(dāng)在軟件中提高轉(zhuǎn)速，就會(huì)傳來一種讓人振奮的極具魄力的震撼音效，就算是戴著耳機(jī)，也忍不住笑著說：“這樣的話，肯定過不了車檢。”
中山主任
在音效制作過程中，我們會(huì)利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、油門踏板受力的大小等信號(hào)與車輛進(jìn)行互動(dòng)。通過邊聽邊修改，或者更換所使用的音源，來進(jìn)行逐步調(diào)整和優(yōu)化。
即使是加減速這樣簡(jiǎn)單的操作，在實(shí)際車輛中適配也需要花費(fèi)很多時(shí)間。因此，在實(shí)際車輛測(cè)試之前，通過在這個(gè)模擬環(huán)境中進(jìn)行評(píng)估，努力加快研發(fā)速度。
以前，在車內(nèi)播放聲音時(shí)，使用的是專用的ASC音響，但現(xiàn)在我們已經(jīng)將其與車內(nèi)音響進(jìn)行了通用化。
由于不同車型的音響位置不同，聲音從音響傳播到耳朵的方式也有所不同，因此每輛車都需要進(jìn)行個(gè)性化調(diào)校。如果調(diào)校不當(dāng)，即使是發(fā)動(dòng)機(jī)聲音，也可能讓人察覺到“聲音是從音響發(fā)出來的”，從而影響真實(shí)感。
為了確保聲音聽起來是從應(yīng)該發(fā)出的地方發(fā)出的，音像定位需要非常精細(xì)的調(diào)校，這可以說是ASC的核心工作之一。
在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模式駕駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)聲音不僅能提升駕駛者的情緒，也是進(jìn)行精確操作的重要信息之一。因此，在賽道上佩戴頭盔駕駛時(shí)，能夠調(diào)節(jié)音量，使聲音更加清晰易聽，這也是ASC的一大優(yōu)勢(shì)。
下面請(qǐng)傾聽GR YARIS的“出于主觀意志的聲音”，并將其與連載第1期中G16發(fā)動(dòng)機(jī)的原聲進(jìn)行對(duì)比聆聽。
