“声”活中的小品质

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今年夏天，家里老人买了一只蝈蝈来哄孩子们玩耍。看着笼子里的那只浑身绿油油的小虫子，孩子们很兴奋，不停地盯着看。过了会，蝈蝈就开始和孩子们打招呼了，咯咯咯咯地有规律地叫着。孩子们兴奋地告诉我，看到蝈蝈的叫声是从哪里传来的了，是它背上的两片硬膜那里发出来的。我说，你们观察真仔细，把它放生了吧，让它到大自然中去玩耍好吗？可是孩子们舍不得，于是一下子从夏天养到了秋天，又来到了冬天。之前它的笼子放在窗户外面，还相安无事。等天冷了，便将它放在家里，晚上夜深人静时，才真真切切地体会到了它洪亮的叫声。尤其家中来了暖气后，它可能误认为是春天到了，越叫越欢实。而且当它叫的时候，你恰巧站在附近的话，会有震耳欲聋之感。

不胜其扰之后，我决定利用专业技术，一探究竟。这叫声到底频率是多少？听到的规律性又是多少？为何这声音听起来不舒服呢？

首先，用手机录了一段蝈蝈的叫声。然后，利用格式转换器将声音文件转为wav 格式。最后，拿出神器，NVH行业内的必备法宝，Testlab软件，分析流程来一套。终于看清了它的庐山真面目。

图1是蝈蝈叫声的原始时域数据。粗略地一看就知道存在很规律的周期性。

图1 时域数据

然后我在Testlab Neo平台中，使用了图2中的分析流程。有跟踪时间的频谱分析，调制谱分析、时变响度和时变尖锐度分析。（可能用不了这么多分析模块，管它呢，谁叫咱模块全呢）。

图2 分析流程图

最后，只需点击Run，便可以一键得到所有的分析结果，就是这么方便快捷。我先看看能让我耳膜感到共振的频率是多少呢？

图3 频谱图

原来蝈蝈的叫声频率大约是3914Hz及其谐频。根据心理声学可知，外耳道的共振频率在4kHz附近，然后再经过下图4中的耳蜗传给大脑（这里就不详细描述了，因为我不是专业医生）。所以，我能感受到耳道以及耳蜗的共振，终于找到了科学依据。

图4 耳膜不同区域的振动频率

接下来，我们再看看这段时间的规律性。从时域数据粗略看了下，感觉蝈蝈的叫声规律好似机关枪，嗒嗒嗒停嗒嗒嗒停，有个长的时间差，还有小的时间差，有着明显的调制特性。看下计算的调制谱，如图5。有明显的调制频率5Hz和100Hz，对应的时间差分别是0.2秒和0.01秒。这就是我感受到的时间规律性。

图五 调制谱

我们看下响度分析结果，如图6。人耳对于高频 1000～5000Hz的声音是敏感的，对低频声音不敏感，也就是说在同样响度的情况下，高频听起来也是比低频的响度大。更何况蝈蝈的声音在第16-22Bark域处的响度明显高于低频域的，因此，我会感觉相当的尖锐。

图6 特征响度

分析完了，不代表工作结束了。对于一个合格的NVH工程师，最主要的工作是降噪减振。我先看一下突出比，如图7。发现在3463-4365Hz范围内的频率的能量明显高于周围。因此，在软件中对这个频率范围施加一个带阻滤波器。再重新计算一遍上面的参数。流程图见图8。

图7 突出比

图8 分析流程图

计算完后，再看一下特征响度以及突出比。如图9突出比，左边是滤波前，右边是滤波后。明显地看出，这段频率的能量不那么突出了。

图9 突出比对比图

图10 特征响度图

图10特征响度图中，左边彩图是滤波前的，中间是滤波后的，右边二维图中，绿色的是滤波后的结果，从中也可以看到，高频的响度也明显下降了，只剩下20-24Bark域内的响度还比较高。通过回放听，滤波后的声音也舒服多了，没有那么尖锐了。

除了直接加一个带阻滤波器，还可以尝试陷波，多个带阻滤波器等等手段。这些都可以轻松地在软件里实现。但是这些都是纸上谈兵，实际中我应该做个什么样的笼子或者声学材料，来实现以上那些结果呢？就在我苦思冥想时，它突然撒手人寰，离我而去了。后来，我想通了，最好的降噪就是让它在大自然中，这个自由声场中，放声歌唱，既不会骚扰到人类，又可以让它自由自在的生活。