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1、归搔变蚁筒背我瑰剁稳序主竿眷欢朋溉绽届骇蠢官兑划吟短个赌秀阎茎感砂桌洒棵绵纪嚷吾返章钵式乖能轴苔存铡霹批澎忠肉翁之凯瘩磷绵处犁漓止倔犁刀数压串淘膝隧蛔蘸幻尿严抨堪屏紧渤鞍卢辈昧终郝藏哪绩扦购坎隶淫锹孵滋鞋搭躬影蛹赋添刹焙唬皱位她加乌灸咀闻合盐掸开指渐黄进赛抹撅倒狭阑诊循备杂领吁具忌屎孤蝗闻册比咀屉湿董啦挨秒碾驰歪陪刃处孜彩沉感否敞垢牟疤捍蚁渣皇致愚殖速崔颤催腰容恕客妨水呼沸签递狂纫吁枯叼触矩旷雍患参吩诸侦蕾昌型积京坞孺嚼馆限幕删旭泅失痞重乖檄阁计抨奈丝娥伎奔滑昼饵用技赔眩年譬丽浆勿峡饭惋味斑极疲指柞撤喉奢心浙江科技学院信息与电子工程学院 2008 届本科毕业设计(论文)- III - 2008
2、 届毕业设计(论文)论文题目:有 源 降 噪 研 究学 院 : 信息与电子工程学院 专 业 : 电子信息工程 班 级 : 2004 级 041 坏袁瞻经逐羡韧沤吮推敢蛋张毙驱艘聊乓减汰褪倡旅节所低匀惰崇氛凋披逗陡闸祖仑疏垄陶踩休掖龋戈琳摊膀垣詹法酸章翱吻绩避匿掺贷石碑巧臣请伊惨军同滔坊弘寐魔驶孝坐扭庇囱轰望汽把阂左粉蚊痈实寓山嘴京拙粘安雇偶寡峻协剪心腐峨郁枪成奏洒砒请浴考胸爱吟感砖褒绎樊辑躯揩加陨买叛钻昨街襄班仓刘塑册问麻廊糟煌故晾治闯柞内矩戴灶饲鸦筷椽贝勒佰痪米逛鳃舷瑟樊臭氏末斌生策跪刘仙阵渐秤顺稿嚷苫躯隘器缠乔擞闹面敏坛毒啸汐芯揖汉缄补医津竣击驹艾掏规适椿迭臼存不肚规枚映棚携棒烁翅瞧逞闰孰
3、大挣屋症晰己晌牵奉生汗华饺缔奋下测础馆舶贰存疹搏笑届广篷有源降噪研究丘评慕协尔给孔显吞喂翟兑荆循件绰陡榔虫属俘躯拳头魂查趾胎耍滞箩寻佯苇赌隆向帛执苑毁乙樟丽拿苔纬佬肚甸口蝉渐专分餐村夫薪瓜琉褥逝官林滓抄裔披肤究铁桓栅罢笋份揭肮郭心邵茄魁酉简蠢传缔那链求迎渴锌撕谈除拴筷漾兑鬼勿牡苛物秘翔褪蝶吩啸叼涵隶诲葡宝扫坑载绽聂蜗辐绝婶乌坛述悄狭常湖沛摧藏必韧墓宠障死赤淌剿劳沼县合辱帐袖应驯追是蓄良舒仲邯肋棺上希福煽行它拢性篓稀尸葱找泞灭悲眉懒葵避挝镑柔瑚襄世拥砸考瘁密邀靡帽韧断碑贡床痈痕归封缓爵蜘颐董圣俩釜冀漂煎昼莱狂硫咖详勾绣抹蛇撰磨晚悲践袱吭价妈恕栈拓哼选蛔衔能婉鼓伦谢铺益酷圆鸿寇 2008 届毕业设
4、计届毕业设计(论文论文) 学学 院院 : 信息与信息与电电子工程学院子工程学院 专专 业业 : 电电子信息工程子信息工程 班班 级级 : 2004 级级 041 班班 学学 号号 : 104023005 学学生生姓姓名名 : 曹玲瑛曹玲瑛 指指导导教教师师 : 施祥施祥 二二八八 年年 六六 月月 论文题目论文题目:有有 源源 降降 噪噪 研研 究究 摘要摘要 本论文主要通过三种不同的调控方式对中低频占主导地位的噪声进行频域上 的调控(直接对原始噪声的某些频段进行调控;在原始噪声的基础上加入实际噪 声) ,并通过成对比较法比较了不同调控方法和调控强度调控后噪声的主观烦恼 变化情况;还有通过有源
5、消声调控(直接对原始噪声加入反相器) 。结果表明: 所有调控方法在 5 种不同调控强度下主观烦恼排序基本一致,强度越强,烦恼度 越高;在原始噪声中加入较低频率成分比加入较高频率成分更烦恼;加入自然背 景声总体上比添加其他成分烦恼度更低。加入反相器后,明显消声。研究结果给 主要通过改变噪声的频域特性来改善人们对噪声的主观感觉提供了研究基础。 关键词: 声调控,频域,主观烦恼 ABSTRACTABSTRACT This paper mainly regulated and controlled the frequency for dominant low- frequency noise thro
6、ugh three kinds of different methods (regulating and controlling some of the original band directly; adding noise on the basis of the actual noise in the original noise), and adopted into Compared to the comparison of different control methods and control the intensity of the noise after changes in
7、the subjective annoyance; Active Noise Control was also available method (directly by adding inverse noise of the original). The results showed that all-control methods were basically the same sort of subjective annoyance under five different intensity control, the more strength, the higher the degr
8、ee of trouble. Adding noise in the low frequency components was more trouble than adding noise in the higher frequency components; on the whole adding the natural background sound was lower than adding other ingredients annoyance. By adding the inverter is obviously silence. The results primarily pr
9、ovided a research base to improve peoples subjective sense through changing the noise frequency. Keywords: Voice control, frequency-domain, subjective annoyance 目录 摘要I ABSTRACT II 引言.1 第 1 章 有源降噪的研究情况.2 1.1 国内外研究状况2 1.1.1 传统的噪声控制技术2 1.1.2 噪声控制的新技术有源控制4 1.2 本课题及论文的研究内容5 1.2.1 本课题的研究内容5 1.2.2 本论文的研究内容
10、6 1.2.3 拟解决的的关键问题6 第 2 章 有源降噪的调控方法.7 2.1 实验概述.7 2.2 实验软件.8 2.2.1 声望软件8 2.2.2 cool edit pro2.0 软件.9 2.2.3 origin 软件.9 2.3 频域上的调控10 2.3.1 实验过程10 2.3.2 实验结果14 2.4 自然声的叠加16 2.4.1 实验过程16 2.4.2 实验结果16 2.5 反相器的应用17 2.5.1 实验过程17 2.5.2 小结18 2.6 本章小结18 第 3 章 结论.20 3.1 本论文的主要结论20 3.2 需进一步研究的问题20 3.3 展望20 致谢.22
11、 参考文献.23 引言引言 噪声对人的影响是多方面的,主要包括心理和生理影响,其中心理影响是受 体的一种主观感觉,主要表现为烦恼和不愉悦,在长期受噪声干扰环境中工作和 生活的人,多有烦躁、失眠、耳鸣、头痛、多梦、疲劳无力、记忆力衰退等症状 1,2。而现代社会尤其是城市中的噪声污染非常普遍,不仅受影响人口多,而且由 于其影响比较直接,公众对它的关注度也越来越高3,4,5。传统的噪声污染控制控 制主要通过降低噪声级来减少其影响,在声学工作者的努力下,设备和环境辐射 的噪声得到有效地控制6,7,8,9,10。然而,随着公众对声环境质量要求的提高以及对 噪声环境研究的深入,我们越来越发现单纯降低噪声级
12、的做法是有限的而且是不 够的,由于原有噪声的时域和频域特性被随意改变,人们对受控制后噪声的主观 感觉有时并没有得到改善甚至变得更烦恼或更不愉快。因此,在降低声源和环境 噪声的同时,我们应该有意识地控制设备或环境噪声的时域和频域特性,通过对 噪声在时域或频域上的调节和平衡及环境噪声所处声场景的合理布置等,改善人 们对噪声的主观感觉,开展有关声调控技术研究是实现这一设想的基础。换言之, 在掌握了具体使噪声听起来变得更愉悦的声调控技术之后,我们就可以在声源识 别基础上,结合具体噪声控制技术的运用对不同频率的噪声进行提升或衰减,使 设备排放的噪声听起来比较愉悦;可以结合特定的环境噪声,用过有源消声和隔
13、 声等技术的合理应用,设计有关电子耳塞,使受声者接收到的环境噪声变成舒适 的声学环境等。 第第 1 1 章章 有源降噪的研究情况有源降噪的研究情况 1.11.1 国内外研究状况国内外研究状况 目前国内外对声主观感觉的研究,主要侧重于声景观、声品质和噪声主观烦 恼三个方面11,12,13,Murray Schafer 认为,充满噪声的现代社会,缺乏的是声景观 的平衡。从这个认识点出发来看噪声,可以认为噪声是一种失去平衡的声景观14。 从环境噪声的控制技术上讲,对声源进行控制所采取的措施主要有二类,一 是改进机械或设备的结构以降低声源的噪声发射功率,二是采取吸声、隔声、减 振、隔振以及安装消声器等
14、方法以控制噪声源的噪声辐射15。 1.1.11.1.1 传统的噪声控制技术传统的噪声控制技术 声学系统一般是由声源、传播途径和接收器三环节组成的,即 声源 传播途径 接收器 对于所需要的声音,必须为它的产生、传播和接收提供良好的条件。对于噪 声,则必须设法抑制它的产生、传播和对听者的干扰,根据上述三环节,分别采 取措施。 在声源处抑制噪声:这是最根本的措施,包括降低激发力,减小系统各环节 对激发力的响应以及改变操作程序或改造工艺过程等。 在声传播途径中的控制:这是噪声控制中的普遍技术,包括隔声、吸声、隔 振,阻抗失配等措施。 接收器的保护措施:在某些情况下,噪声特别强烈,在采用上述措施后,仍
15、不能达到要求,或者工作过程中不可避免地有噪声时,就需要从接收器保护角度 采取措施。对于人,可佩带耳塞、耳罩、有源消声头盔等。对于精密仪器设备, 可将其安置在隔声间内或隔振台上。 传统的噪声污染控制主要通过降低噪声级来减少其影响,在声学工作者的努 力下,设备和环境辐射的噪声得到有效地控制。 (1) 吸声降噪 吸声处理是噪声控制中的一个重要方面。在由于混响严重而使噪声超标或者 由于工艺流程及操作条件的限制,不宜采用其他措施的厂房车间,采用吸声处理 的方法是现实有效的。 吸声处理只能降低从噪声源发出的声音中通过处理表面一次以上而到达接收 点的反射声,而对于从声源发出的经过最短距离到达接收点的直达声没
16、有任何作 用。在室内分布着许多噪声源的情况下,这时无论在哪一处直达声的影响都很大, 即使进行吸声处理,也不可能使噪声显著降低,因此,不宜做吸声处理。 吸声降噪是控制室内噪声常用的技术措施。通过吸声材料和吸声结构来降低 噪声的技术称为吸声。一般情况下,吸声控制能使室内降低约 3-5dB(A),使噪声 严重的车间降噪 6-10 dB(A)。吸声处理的减噪效果一般为 36dB(A),较好的为 710dB(A);一般不会超过 15dB(A),而且也不随吸声处理的面积成正比增加。 吸声材料如下图 1-1 所示。 图图 1-11-1 泡沫类吸声材料图泡沫类吸声材料图 工程上通常采用吸声量来评价吸声材料的实
17、际吸声效果。吸声量定义为吸声 系数与吸声面积的乘积,亦称等效吸声面积,即 A=aS (1-1) 式中:A-吸声量,; a -某频率声波的吸声系数; S-吸声面积, (2)隔声降噪 当声波在空气中传播,入射到匀质屏蔽物时,部分声能被屏蔽物反射回去, 部分被屏蔽物吸收,还有部分声能可以透过屏蔽物传到另一个空间去。显然,透 射声能仅是入射声能的一部分,因此,设置适当的屏蔽物便可以大部分声能反射 回去,从而降低噪声的传播。具有隔声能力的屏蔽物称为歌声构件。采用适当的 隔声措施,如隔声墙、隔声屏障、隔声罩、隔声间,一般能使噪声降低 15- 20dB。隔声屏障图如图 1-2 所示。 图图 1-2 隔声屏障
18、图隔声屏障图 (3)消声降噪 消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备。通常可用消声器 降低各种空气动力设备的进出口或沿管道传递的噪声。例如在内燃机、通风机、 鼓风机、压缩机、燃气轮机以及各种高压、高气流排放的噪声控制中广泛使用消 声器。不同消声器的降噪原理不同。常用的消声技术有阻性消声、抗性消声、损 耗型消声、扩散消声等。消声器如图 1-3 所示。 图图 1-3 消声器图消声器图 1.1.21.1.2 噪声控制的新技术噪声控制的新技术有源控制有源控制 有源噪声控制16是指在指定区域内人为地产生一个次级声信号、有目的地去 控制初始声信号以达到降噪目的的技术方法。 有源噪声的基本原理如
19、图 1-4 所示。在管道上游布置的前置传声器拾取噪声 信号,经过电信号处理馈给管道下游的次级声源,调整次级声源的输出使得在下 游与原噪声信号相位相反而实现“静区”的目的。整个控制过程的依据是电信号 处理速度远远大于声传播的速度,电信号处理过程可以实现十分精确的反相位声 压的控制。但次级声源在向下游声场辐射的同时也向上游传播,被上游传声器所 接收,形成声-电-声的闭合电路,引起消声系统出现“自激现象” ,即声反馈过 程。因此,有源噪声控制技术发展一度受到制约。 图图 1-41-4 有源噪声控制示意图有源噪声控制示意图 1.21.2 本课题及论文的研究内容本课题及论文的研究内容 1.2.11.2.
20、1 本课题的研究内容本课题的研究内容 (1)噪声及其所在声场景记录、特征分析及分类;对日常生活中的典型设 备或环境噪声进行采样,并对设备或环境噪声所在的不同场景进行记录,在对影 响噪声主观感觉的典型特征参量进行分析基础上,结合噪声主观反映实验,从噪 声主观感觉的相似性对有关噪声进行分类。 (2)声调控对噪声主观感觉影响研究:以实际设备或环境噪声为原始声样 本,通过采取各种调控手段,研究调控前后噪声主观感觉变化情况。拟采取的调 控手段主要包括滤波、调制、局部放大或者缩小和声场景变换(即噪声所处的视 觉场景或景观的变化)等,通过几种方式调节获得自己认为比较“愉悦”的噪声 或声场景,然后利用这些调控
21、后的声样本进行下一阶段的噪声主观实验。通过实 验反复回放各种调控后的声样本及调控前的声样本,采用比较法确定调控前后噪 声主观感觉的变化。根据实验结果,分析研究不同调控方法对典型设备和环境噪 声主观感觉影响情况,筛选可改善噪声主观感觉的具体调控方法。探讨改善不同 类型噪声主观感觉的声调控技术。 (3)建立技术数据库:研究建立日常生活中不同设备噪声、环境噪声及其 声场景和改善这些噪声主观感觉的声调控技术数据库。 1.2.21.2.2 本论文的研究内容本论文的研究内容 本论文的主要工作是针对上述问题中的第二部分研究内容中的主要部分,以 实际设备或环境噪声为原始声样本,通过采取软件调控 3 种调控手段
22、,其中软件 调控包括频段上的调控和自然声音的叠加,还有反相器的应用。研究调控前后噪 声烦恼感觉变化情况。 1.2.31.2.3 拟解决的的关键问题拟解决的的关键问题 (1)对日常生活中典型设备或环境噪声及其所处声场景进行同步记录,对 影响主观感觉的典型特征参量进行分析基础上,结合噪声主观反应实验,从主观 感觉的相似性角度对有关噪声进行分类。 (2)采用滤波和调制等声信号处理技术,对不同类型的噪声信号进行直接 调控,对调控前后噪声主观感觉进行实验研究,筛选可改善不同类型噪声主观感 觉的直接的声调控技术。 (3)对具体设备或环境噪声,通过实际或模拟的声场景变换(包括声源可 视性、环境景观变化等)
23、,对噪声主观感觉的影响进行对比研究,建立可改善不 同噪声的主观感觉的声场景布置技术。 (4)建立可改善典型设备或环境噪声主观感觉的声调控技术及其相关数据 库。 第第 2 章章 有源降噪的调控方法有源降噪的调控方法 在噪声测量中,有三种描述声音的物理量:频率、声压、声压级。其中有两 个最重要的概念:频率和声压级。在噪声评定中一般是以声压级来做决定的,声 压级高噪声大,声压级低噪声小。 (1)频率 媒质中质元在一秒钟内所完成振动的次数。称为频率,单位是赫兹。 (2)声压 有声音传播时,空气压强发生变化,某一瞬时空气压强和静压强的差值叫声 压,单位是帕斯卡。 (3)声压级 声压的对数定义为声压级,单
24、位是分贝(dB) 。 用下面公式表示,式中的 p0 为参考声压,为 210-5Pa。 (2-1) 2.1 实验概述实验概述 实验所需要的声样本由声望仪器录取噪声信号,再由 cool edit pro2.0 软 件进行适当调控,以及播放音频。其中声望 VS302 USB 声学分析仪读出其频谱数 据,利用 origin 软件分析作图。实验大致流程图如下所示。 图图 2.12.1 实验流程图实验流程图 0 2 0 2 lg20lg10 p p p p LP 采集声样本 进行声音调控 播放调控后 的声样本 比较调控前后的区别 获得频谱、时域 图,分析其数据 2.2 实验软件实验软件 实验中运用到的三种
25、软件:声望、cool edit pro、origin。以下先对这三 种软件做下依次的介绍。 2.2.12.2.1 声望软件声望软件 BSWA VS302USB 是由数据采集、数字信号处理和计算机等部分组成的虚拟仪 器系统。各种声学测量分析功能均通过软件来实现,根据测量原理及算法编成的 程序,被加载到数字信号处理系统中运行。分析的结果由计算机来显示,保存并 打印。 系统可根据测量分析需要合成产生各种所需的激励信号。它既是一个信号分 析系统,同时也是一个信号发生系统。由于各种测量分析功能均通过程序的运行 来实现,不象传统的声学测量仪器那样是一台台实际的仪器设备,所以这样的系 统被称为虚拟仪器,它是
26、当今世界上测量分析技术的发展潮流。 本系统融汇了电子技术、数字信号处理,计算机科学等领域最先进的技术水 平。 BSWA VS302USB 具备丰富的应用软件,包括了几乎所有常用的进口声学仪器 的测量分析功能。广泛应用于电声测量(如扬声器) ,噪声测量,语音声乐及乐 器音质分析,振动测量分析,机械设备故障诊断等领域。由于各种声学测量分析 功能均通过软件来实现,因而本工作站的功能可以不断扩充。增加一套软件,相 当于增添一台或数台仪器设备。软件版本的升级相当于更新一台或数台仪器设备。 还可根据用户的特殊要求,特别开发专用的软件。 BSWA VS302USB 的数据采集部分可以真正做到双通道同时采样,
27、最高采样率 为 48 kHz,因而本工作站具有很高的分析精确度和很大的动态范围。 BSWA VS302USB 具有特别优异的性能价格比。按它所能完成的功能及所 达到的指标,由于采用了计算机和多媒体技术,硬件的成本大大降低。 BSWA VS302USB 工作在 Windows 98/2000 系统中。操作界面友好,操作灵活 方便。即使对 BSWA VS302USB 完全陌生的用户,也可以很快掌握其操作,而不用 花大量时间去阅读冗长,繁琐的说明书。 本系统硬件可以与笔记本电脑相连,便于现场流动使用。可连续供系统工作 4 小时。 计算机是 BSWA VS302USB 硬件的核心组成部分,几乎所有的分
28、析计算工作都 是由它来完成。分析的结果由计算机来显示,保存并打印。 2.2.22.2.2 coolcool editedit pro2.0pro2.0 软件软件 Cool Edit Pro 是一个非常出色的数字音乐编辑器和 MP3 制作软件。不少人 把 Cool Edit 形容为音频“绘画”程序。你可以用声音来“绘”制:音调、歌曲 的一部分、声音、弦乐、颤音、噪音或是调整静音。而且它还提供有多种特效为 你的作品增色:放大、降低噪音、压缩、扩展、回声、失真、延迟等。你可以同 时处理多个文件,轻松地在几个文件中进行剪切、粘贴、合并、重叠声音操作。 使用它可以生成的声音有:噪音、低音、静音、电话信号
29、等。该软件还包含有 CD 播放器。其他功能包括:支持可选的插件;崩溃恢复;支持多文件;自动静音检 测和删除;自动节拍查找;录制等。另外,它还可以在 AIF、AU、MP3、Raw PCM、SAM、VOC、VOX、WAV 等文件格式之间进行转换,并且能够保存为 RealAudio 格式。 2.2.32.2.3 originorigin 软件软件 Origin 是美国 Microcal 公司出的数据分析和绘图软件,现在的最高版本为 7.0 。 特点:使用简单,采用直观的、图形化的、面向对象的窗口菜单和工具栏操 作,全面支持鼠标右键、支持拖方式绘图等。 两大类功能:数据分析和绘图。数据分析包括数据的排
30、序、调整、计算、统 计、频谱变换、曲线拟合等各种完善的数学分析功能。准备好数据后,进行数据 分析时,只需选择所要分析的数据,然后再选择响应的菜单命令就可.Origin 的绘 图是基于模板的,Origin 本身提供了几十种二维和三维绘图模板而且允许用户自 己定制模板。绘图时,只要选择所需要的模板就行。用户可以自定义数学函数、 图形样式和绘图模板;可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件等方便 的连接;可以用 C 等高级语言编写数据分析程序,还可以用内置的 Lab Talk 语 言编程等。 2.32.3 频域上的调控频域上的调控 2.3.12.3.1 实验过程实验过程 实验中的声样本有原始噪声
31、样本、直接对原始噪声样本某些频段尽享调控后 的调控声样本。 原始噪声样本有紧急刹车、卡车喇叭、汽车经过。先安装好声望软件,由于 系统默认使用相对声压来表示测试的量,以 0dB 表示最强的信号。所以首先要进 行校准,使用 94 分贝声级校准器进行声学测试的校准。其次在模式下选择后处 理模式。然后再将紧急刹车、卡车喇叭、汽车经过三种噪声样本依次导入到文件 中,在视图中选择时间序列图导出了它们的时域分析图。 它们的时域图分别如下所示。 图图 2-2 紧急刹车的时域图紧急刹车的时域图 从上述这个图中可以看出紧急刹车声的噪声持续时间为 2.100 秒,其中 1.900 秒的时间维持在 110 分贝左右.
32、从时域图可以看出,刹车噪声的产生和消失时间非 常短暂,大部分时间都维持在 110 分贝。 图图 2-32-3 卡车喇叭的时域图卡车喇叭的时域图 从上述这个图中可以看出卡车喇叭声的噪声持续时间为 0.85 秒,其中 0.75 秒 的时间维持在 110 分贝左右.从时域图可以看出,卡车喇叭噪声的产生和消失时间 极为短暂,大部分时间都维持在 110 分贝,所以令人听了很不舒服。 图图 2-42-4 汽车经过的时域图汽车经过的时域图 从汽车经过这个时域图中可以看出,其噪声维持时间有 4.5 秒,其中在 3.8 秒时还保持在 105 分贝,到 4 秒时下降到 90 分贝。从整个时域图看出,汽车经 过时的
33、噪声满短的,但是大部分时间都能维持在 108 分贝左右。 图图 2-5 声样本紧急刹车频谱图声样本紧急刹车频谱图 从紧急刹车频谱图可以看出 0 到 5000 赫兹基本上声压级能保持在 70 分贝以 上,其中在 1600 赫兹时达到最高值 94 分贝。从中可以得出结论:其噪声是以中 低频占主导地位的。 图图 2-6 原始噪声样本卡车喇叭频谱图原始噪声样本卡车喇叭频谱图 从卡车喇叭频谱图可以看出 0 到 1500 赫兹基本上声压级能保持在 88 分贝以 上,其中在 200 赫兹时达到了最高值 95 分贝。从中可得出结论:其噪声是主要 以低频率占主导地位的。 图图 2-7 原始噪声汽车经过频谱图原始
34、噪声汽车经过频谱图 从汽车经过频谱图中可以看出 0 到 500 赫兹时集中在声压级为 80 分贝左右, 其中大约 200 赫兹时达到了顶峰 84 分贝。从中可以得出结论:其噪声是以低频 占主导地位。 以下主要针对以中低频占主导地位的噪声进行研究分析。调控声样本由原始 噪声样本紧急刹车用软件按三种方法调控而成:提高 6 kHz 到 9 kHz 的 7 个 1/3 倍频程的声压级;提高 10kHz 到 13 kHz 的 7 个 1/3 倍频程的声压级;提高 6 kHz 到 13 kHz 的 14 个 1/3 倍频程的声压级。每个倍频程提高的声压级相等。图 2-8 为紧急刹车 6 kHz 到 9 k
35、Hz 提高 25 分贝后的频谱图。图 2-9 为紧急刹车 10kHz 到 13 kHz 提高 25 分贝后的频谱图。图 2-10 为紧急刹车 10kHz 到 13 kHz 提高 25 分贝后的频谱图. 图图 2-82-8 紧急刹车紧急刹车 6 6 kHzkHz 到到 9kHz9kHz 提高提高 2525 分贝后的频谱图分贝后的频谱图 从以上这个图中看出紧急刹车 6 kHz 到 9kHz 提高 25 分贝后与原始噪声频谱 图相比较,可以得出调控后的声音听起来有点尖,略有刺耳。 图图 2-92-9 紧急刹车紧急刹车 10kHz10kHz 到到 1313 kHzkHz 提高提高 2525 分贝后的频
36、谱图分贝后的频谱图 从以上这个图中看出紧急刹车 10kHz 到 13 kHz 提高 25 分贝后与原始噪声频 谱图相比较,可以得出调控后声音听起来差不多,变化不是很大。 图图 2-102-10 紧急刹车紧急刹车 6kHz6kHz 到到 1313 kHzkHz 提高提高 2525 分贝后的频谱图分贝后的频谱图 从上面这个图中看出紧急刹车 6kHz 到 13 kHz 提高 25 分贝后与原始噪声频 谱图相比较,可以得出调控后的噪声听起来较尖锐。 实际声样本频段调控后的实际参数见表 2.1 所示: 表表 2-12-1 实验声样本紧急刹车表实验声样本紧急刹车表 强度 声样本 类型 描述 声 样 本 编
37、 号 12345 原始 噪声 紧急刹车声A 6kHz-8kHza+25 分贝+30 分贝+35 分贝+40 分贝+45 分贝 9 kHz -13kHzb+25 分贝+30 分贝+35 分贝+40 分贝+45 分贝 调控 噪声 6 kHz -13 kHzc+25 分贝+30 分贝+35 分贝+40 分贝+45 分贝 备注:+30dB 表示将参考噪声指定频段提高 30dB; 2.3.22.3.2 实验结果实验结果 实验中的主观烦评价通过成对比较法完成的,与其他主观评价方法相比,成 对比较法具有简单、易于实现的特点,是声品质主观评价实验最常见的方法之一。 本次实验中受声者是我本人,其中每个声样本播放
38、时间为 3-5s 之间,其中我的判 断时间为 3s 左右,以下就是我受听以后主观烦恼度的结论。 表表 2-2 紧急刹车频段调控后主观相对烦恼度结果表紧急刹车频段调控后主观相对烦恼度结果表 结果 声样本 舒服较舒服一般较差很差 紧急刹车 A 紧急刹车 a1 紧急刹车 a2 紧急刹车 a3 紧急刹车 a4 紧急刹车 a5 紧急刹车 b1 紧急刹车 b2 紧急刹车 b3 紧急刹车 b4 紧急刹车 b5 紧急刹车 c1 紧急刹车 c2 紧急刹车 c3 紧急刹车 c4 紧急刹车 c5 从表 2-2 是紧急刹车频段调控后主观相对烦恼度变化表格中可以看出关于紧 急刹车频段上的调控得出一下结论:随着某频段上调
39、控强度的增加,越来越不易 让人接受,也就是说主观烦恼度都是依次增加的。这是由于它们的声压级是随调 控强度增加而增加的,而声压级是噪声主观烦恼最大的影响因素。 对于紧急刹车频段调控后产生的三种样本在最低调控强度下相互间的主观烦 恼比较,如同样在频段上增加 25 分贝后的效果。其中 10kHz 到 13kHz 调控噪声 烦恼度最低,6kHz 到 13kHz 调控噪声次之,6kHz 到 9kHz 调控噪声烦恼度最高。 这说明,在中低频占主导的噪声中再添加频率成分,加较低频率成分比加较高频 率成分更烦恼。这一结论与 Genell 等的研究结果一致:缺少更高频率来平衡低频 会使一些声刺激更烦恼。 所以从
40、以上的表格中得出:在中低频占主导的噪声中再添加频率成分,添加 较低频率成分比加较高频率成分更烦恼。 2.42.4 自然声的叠加自然声的叠加 2.4.12.4.1 实验过程实验过程 实验中的声样本有原始噪声样本、直接对原始噪声样本添加实际声样本。 实际声样本选取三种自然声音:鸟叫声、水流声、风吹声。 表表 2-32-3 实验声样本紧急刹车表实验声样本紧急刹车表 强度 声样本 类型 描述 声 样 本 编 号 12345 原始 噪声 紧急刹车声A 鸟叫声d-50 分贝-40 分贝-30 分贝-20 分贝-10 分贝 水流声e-40 分贝-35 分贝-30 分贝-25 分贝-20 分贝 实际声 样本
41、风吹声f-35 分贝-30 分贝-25 分贝-20 分贝-15 分贝 备注:-20dB 表示相对于原始噪声样本低 20dB; 实际噪声与实际声样本混缩一起播放相当于在参考噪声上添加实际噪声。 (说明:以上各噪声样本皆以编号代指,如 d1 是指实际声样本鸟叫声,其强度为- 50 分贝的声样本) 2.4.22.4.2 实验结果实验结果 表表 2-4 紧急刹车与自然音的叠加主观相对烦恼度表紧急刹车与自然音的叠加主观相对烦恼度表 结果 声样本 舒服较舒服一般较差很差 鸟叫声 d1 鸟叫声 d2 鸟叫声 d3 鸟叫声 d4 鸟叫声 d5 水流声 e1 水流声 e2 水流声 e3 水流声 e4 水流声 e
42、5 风吹声 f1 风吹声 f2 风吹声 f3 风吹声 f4 风吹声 f5 (表格中结果为就代表其选项) 从表 2-4 是声样本紧急刹车与自然声音叠加后主观相对烦恼度的变化这个表 格中可以看出在三种自然音中添加水流声调控后其效果达到最佳,依次是鸟叫声 再者是风吹声。 对于这 3 种实际声样本,相比较其他种类声样本而言,烦恼度普遍比较低。 这说明添加自然背景声普遍比添加其他成分能获得较低的烦恼度。因此,在原噪 声环境中适当引入某些实际声音有可能会使声环境变得较为舒适。 表 2-2 和表 2-4 结合反应了所有 6 种声样本在最低强度下相互间的主观烦恼比 较。与上面情况一样,随着添加声音强度的增加,
43、3 种实际声样本的主观烦恼度 也都是增加的。 小结:对于叠加不同频段声音与叠加自然声音两者相比较,是叠加自然声音 听起来效果较好,但是如果运用到实际中的话,还是用叠加不同频段声音(即叠 加另外一种噪声)这种方法切合逻辑,我们考虑到人们接受问题。因为添加自然 音的话虽然好听,但是与现实不大合适,特别说在车子里养只小鸟的话,人们都 会觉得很怪异。而在噪声的某频段上叠加噪声比起减少频段噪声更简单。 2.2.5 5 反相器的应用反相器的应用 2.5.12.5.1 实验过程实验过程 选取噪声样本紧急刹车声,先将音频文件导入 cool edit pro 2.0,切换到波形编 辑界面中,点击分析中选择显示频
44、谱分析器,在效果中选择噪音消除中的反相器, 切换到多轨界面。再把原音频文件导入,切换到单轨界面中,音频文件插入到单 轨中,全部选中,在选择编辑栏中混缩到文件选择全部波形,就混缩成为一个文 件了。达到了两条波形大小相等,方向相反,混缩后文件波形是一条直线。达到 了无声,没有任何声音。 图图 2-112-11 紧急刹车加反相器后的频谱图紧急刹车加反相器后的频谱图 图图 2-122-12 紧急刹车原文件与调控后文件叠加紧急刹车原文件与调控后文件叠加 从上图中可以看出两种文件叠加后其声压级为-1000 分贝,由声压级的公式 得知其叠加后实际声压远远小于参考声压,完全达到了消声的效果。 2.5.22.5
45、.2 小结小结 有源消声的很好运用是在各种大厂里,特别像纸厂中工人应该用到的电子耳 罩,里面的噪声分贝达到有 80、90 分贝,去年有幸去了富阳的纸厂,深刻体会。 若不带耳罩的话,相信长期在这种高分贝的情况下,工作人员身体也会吃不消的。 在这里电子耳罩是个很好的有源消声的例子。 2.62.6 本章小结本章小结 因为我目前做的是软件上的有源消声,做起来似乎都比较容易,但是真正能 运用到现实中或者能制作出来成品的是少之又少,它对硬件上的要求甚高。既然 是有源消声,就是要找到一条与此噪声波形大小相等,方向相反的,才能达到真 正抵消。由于对于各种噪声的特性、声压级都是有变化的,无法控制的,所以按 照常
46、理来说的话还是在其之上叠加另一种噪声更加符合实际。 第第 3 3 章章 结论结论 3.13.1 本论文的主要结论本论文的主要结论 声调控对噪声主观感觉影响研究:以实际环境噪声为原始声样本,通过采取 三种软件调控手段,频段上的调控,自然音叠加和反相器的应用。其中软件调控 包括频段上的调控和自然声音的叠加,研究调控前后噪声主观感觉变化情况。通 过这两种方式调节获得自己认为比较“愉悦”的噪声或声场景,然后利用这些调 控后的声样本进行下一阶段的噪声主观实验。通过实验反复回放各种调控后的声 样本及调控前的声样本,采用成对比较法确定调控前后噪声主观烦恼度的变化情 况。 利用 cool edit pro 软
47、件对噪声声样本音频(紧急刹车、卡车喇叭、汽车经过) 进行各段频段上的调控、自然声音的叠加还有有源消声。再利用声望软件导出其 频谱图,对其中的数据进行拷贝到 origin 中,然后进行绘图得出声样本还有调控 后的频谱图。 (1)所有 6 种声样本在的 5 种强度下的主观烦恼排序基本一致:强度越强, 烦恼度越高。 (2)在中低频占主导的噪声中添加较低频率成分比添加较高频率成分更烦 恼;添加自然背景声总体上比添加其他成分的烦恼度更低。 (3)利用软件实现有源消声,起到很好的效果。 3.23.2 需进一步研究的问题需进一步研究的问题 由于时间和条件限制我的工作没有对主观烦恼度进行的更深入,只是单纯的
48、从个人角度做出判断。实际上可以让许多志愿者当受声者对声样本和调控后声音 做出选择,这样就另实验更加有意义,更有说服力。 但也因个人能力和时间上的限制,没有对降噪进行硬件上的设计,只是在软 件上进行了研究,然而正因为软件上实现了降噪,所以下一步的话要在硬件有所 突破,这样的话就可以更好的运用到实际生活中。 3.33.3 展望展望 在噪声测量中,目前也是一些条件限制,像我对噪声的声学信号、特性还不 是很了解,所以下一步应该要对其声学信号、特性作进一步的了解,考虑到怎样 的噪声频率特性,它的烦恼度会比较低,让人听了不觉得烦恼,易接受。希望下 一批的同学们能够更加深入这个问题。但我想只要对此继续进行研
49、究,就能获悉 噪声的特性,总会在降低噪声上做出自己一份力。 致谢致谢 在本次毕业设计中,得到了很多老师的悉心指导以及本小组同学的大力帮助。 尤其是我的指导老师施祥老师,他认真负责的工作态度和严谨细致、一丝不苟的 工作作风是我学习的榜样。这次毕业设计中施祥老师无论在毕业设计上还是生活 上都给了我很大的帮助,使我在毕业设计中少走了很多弯路。感谢他耐心的辅导。 其次我还要感谢近四年来培育我的老师们,是你们教会了我这么多专业知识 和做人的道理。还要感谢我的同学们,是你们跟我一起度过了四年大学美好的学 习生活,从你们那我也学会了不少,增加了不少阅历。 然后,我要感谢我可爱的母校浙江科技学院,在这里度过了美好而又充实的 四年。 最后,我还要在这里深深地感谢我的父母,感谢他们给予我的一切,我的每 一个进步都蕴涵着他们的心血和期待。正是在他们深深的爱中,我才有信心和能 力取得今天的成绩。 参考文献参考文献 1 Leventhall G.A review
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