目錄
| ? | 發(fā)動機聲浪的繼承 |
| ? | 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)動機聲音。
這種被稱為“天使咆哮”的聲浪，正是Morizo一直追求的理想發(fā)動機聲音。LFA的研發(fā)人員們通過對音樂學和聲學的研究，反復進行試錯測試與調整，打造出了堪稱經典的獨特發(fā)動機聲音。而雷克薩斯LC，便繼承了LFA聲浪的DNA。
負責制作LC發(fā)動機音，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：“我們的目標是打造出一啟動就能讓人辨識出這是雷克薩斯的聲浪”。
中山主任
當時，擔任雷克薩斯LC首席工程師（CE）的人，是現在的佐藤恒治社長，他曾說過：“希望在發(fā)動機聲音塑造上多傾注心血。在制作LC的發(fā)動機音時，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)動機聲音都由哪些元素構成開始著手。
LFA的聲浪是以排氣音為基礎音，隨著發(fā)動機轉速的提高，吸氣音不斷疊加，當發(fā)動機逐步接近轉速極限，聲浪會漸漸變得立體且高亢。與LFA制作聲浪的理念相同，我們?yōu)長C也賦予了這種充滿激情的聲浪。
雷克薩斯LC500。
為滿足嚴格的噪聲污染法規(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打造出令人振奮的、富有運動感的聲音。
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吸氣音的設備——聲音生成器（Sound Generator）。
中山主任
當時佐藤CE對我們說出了自己的想法：“能不能不使用電子設備，充分利用實際的吸氣音和排氣音，僅通過原聲來塑造具有雷克薩斯風格的獨特聲浪”。
盡管彼時發(fā)動機艙內的布局已經基本確定，但我們還是在眾多相關部門的大力協助下，成功地利用聲音生成器，將發(fā)動機艙內目標頻率的吸氣音引入到了駕駛艙內。
據說為制造出預期的聲浪，研發(fā)人員費盡心思不斷調整排氣管的長度和直徑。
關于排氣音的制作，我們也采用了繼承于LFA的技術，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，坐在駕駛艙內的人便能從車后方清晰地聽到排氣音，當駕駛者踩下油門踏板時，吸氣音疊加響起，音源上給人一種從后方向前推進的感覺。打造出了一種與駕駛者的油門操作相互呼應，且聲音擴散充滿立體感的聲浪。
LC500聲音生成器。
當閥門打開時，排氣會被導向尾喉，演奏出鏗鏘有力的聲音；當閥門關閉時，排氣被消音器吸收，營造出沒有轟鳴聲的寧靜。通過這種主動式閥門排氣系統與聲音生成器的結合，后者起到將吸氣音引入車內的作用，使自然吸氣V8發(fā)動機那獨特的充滿躍動感的高頻和聲，得以在駕駛艙內環(huán)繞。
而為消除不悅耳的聲音，研發(fā)人員運用了一種主動噪聲控制技術。通過音響系統發(fā)出如發(fā)動機噪聲等刺耳聲音的反向聲波*，從而減少人們對這些噪聲的感知。
＊反向聲波：若將聲音的振動波形表現為山峰和山谷交替出現的圖像，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的經歷吧。降噪耳機的主動降噪功能可以消除佩戴者周圍的噪聲，無需調高音樂音量就能聆聽到清晰的音質。主動噪聲控制的工作原理與耳機內置的降噪功能如出一轍。
但是，如果產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，還會讓噪聲更嚴重。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”。而要實現中和噪聲這一目標，一款能夠準確捕捉噪聲的“Error mic”不可或缺。
中山主任
我們需要一個Error mic，它可以作為傳感器產生最恰當的反向聲波，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。從這點來看，戴在耳朵上的降噪耳機可以在很寬的頻段內消除噪聲。
Error mic通常被安裝在車頂，但LC Convertible的車頂是可開關式的，所以我們將Error mic安裝在了頭枕上，并將此作為一項新技術。
通過采用這樣的技術，我們能夠讓駕駛者即使在敞篷車內也能體驗到LC“靜”與“動”的世界觀。
如何在車頂打開的狀態(tài)下維持靜謐性？這是獨屬于敞篷車的挑戰(zhàn)，而LC500 Convertible不僅做到了這一點，還能讓乘客享受5L V8自然吸氣發(fā)動機帶來的發(fā)動機聲浪，可謂“靜”與“動”的和諧統一。
LC繼承了LFA的基因，我們誠邀您聆聽它那如夢似幻的美妙聲浪。
當編輯部問“為什么LC以及被稱為LC起源的LFA能有如此美妙的聲浪”時，佐野主任透露道：“LFA的V10發(fā)動機是F1賽車發(fā)動機降低部分性能后的產物，這就是為什么它的聲音如此美妙?！?/p>
佐野主任
事實上，如果采用能夠承受高轉速、大馬力的結構，就會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)動機的轉速范圍與我們通常使用的發(fā)動機完全不同。
LFA發(fā)動機和最后一代CELICA搭載的2ZZ發(fā)動機也是如此，只有提高發(fā)動機各個零件的剛性，才能在該轉速范圍內使用。
雖然與運動車型的案例有所不同，但第一代LS的V8發(fā)動機是完全平衡的。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靜悅耳。
由此可見，如果發(fā)動機的原始狀態(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行噪聲消除，甚至有時候還會把原本想要聲音也消除掉......我這么說會給一些人帶來麻煩（笑）。
佐野主任一邊說一邊有些調皮地看向了來自動力傳動功能及性能研發(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
不論是增加動力，還是提高燃油效率，都會產生噪聲。要保證汽車相關的性能，就不得不面對這一現實，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動力傳動研發(fā)室的浜本嘉明組長（GM）和栗山知也主任也認同峰松主管的話。
浜本GM
如果為了提高燃燒效率而加快燃燒速度，氣缸內的壓力會上升得更快，作為聲源的激振力和燃燒沖擊力也會隨之增加。反之，如果降低燃燒速度，雖然聲音會減小，但油耗會增加。
栗山主任
我們一直致力于降低油耗，所以現在遇到了這樣的難題。但既然我們在針對聲音展開研究，就代表我們認為聲音也很重要。
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（時任）與ICHIRO（鈴木一朗）先生進行了一場對談。解釋了TNGA這一汽車制造的大變革必須推進的背景，并在談話的開頭，談到了聲音的問題。
豐田社長（時任）
所有的聲音在我們（豐田）看來都是噪聲。但也有音色這個概念——當踩下油門時發(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)動機聲音作為“出于主觀意志的聲音”，是“制造更好的汽車”一大核心板塊。在這個過程中誕生了一個設備——強化聲音的“主動聲控制（ASC）”。
ASC根據車輛行為添加電子聲音，以強調我們需要的聲音。那么，在這個過程中，如何進行相關研發(fā)，以判斷應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？
在實際研發(fā)中，使用了將發(fā)動機功能和車輛行為數值化并進行模擬的研發(fā)專用模擬器HILS（Hardware-In-the-Loop-Simulation），并結合MT規(guī)格的GR YARIS的數據進行了分析。
中山主任
車內音大致可以分為“發(fā)動機發(fā)出的聲音”“路噪”和“風聲”，而這個系統是一個能夠針對每種聲音進行區(qū)分并添加ASC聲音的聲音模擬器。
更具體地說，發(fā)動機的聲音可以分為通過空氣傳播的聲音和由發(fā)動機本體的振動傳遞到各種物體的聲音。雖然實際上無法做到這么細致，但該系統也可以進行模擬——假設將發(fā)動機“懸浮”起來，車內音會減少到什么程度。
這個模擬器的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置的聲音直接替換到實際車輛中。
軟件中包含了發(fā)動機的原聲、路噪和風聲等音頻內容，將這些聲音進行混音處理，然后通過耳機播放。
首先，聽了GR YARIS的原聲后，再只聽ASC電子音時，就會驚訝地發(fā)現，電子音的表現遠遠超出了“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，當將兩者的聲音疊加起來時，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。當在軟件中提高轉速，就會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，也忍不住笑著說：“這樣的話，肯定過不了車檢?！?/p>
中山主任
在音效制作過程中，我們會利用發(fā)動機轉速、車速、油門踏板受力的大小等信號與車輛進行互動。通過邊聽邊修改，或者更換所使用的音源，來進行逐步調整和優(yōu)化。
即使是加減速這樣簡單的操作，在實際車輛中適配也需要花費很多時間。因此，在實際車輛測試之前，通過在這個模擬環(huán)境中進行評估，努力加快研發(fā)速度。
以前，在車內播放聲音時，使用的是專用的ASC音響，但現在我們已經將其與車內音響進行了通用化。
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行個性化調校。如果調校不當，即使是發(fā)動機聲音，也可能讓人察覺到“聲音是從音響發(fā)出來的”，從而影響真實感。
為了確保聲音聽起來是從應該發(fā)出的地方發(fā)出的，音像定位需要非常精細的調校，這可以說是ASC的核心工作之一。
在進行運動模式駕駛時，發(fā)動機聲音不僅能提升駕駛者的情緒，也是進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，能夠調節(jié)音量，使聲音更加清晰易聽，這也是ASC的一大優(yōu)勢。
下面請傾聽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)動機的原聲進行對比聆聽。
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