Az ember által érzékelt hangok tervezése újabban az autóiparban jut nagyobb szerephez. A járművek hangja ugyanis a jövőben meghatározó eleme lehet a vezetési élménynek és a márkaépítésnek is.

Az autóban megjelenő hangoknál eddig az volt a fő szempont, hogyan lehet azokat csökkenteni. Az „aktív hangtervezés” (active sound design – ASD) viszont ma már arra törekszik, hogy az új modellek hangja minél egyedibb legyen.

Vannak olyan járműgyártók, ahol már önálló ASD-csapat is dolgozik az autók egyedi hangzásának megtervezésén. Ráadásul az ezzel foglalkozó mérnökök egy része, hangmérnöki tudással közvetlenül a zeneiparból jön.

Mindez azonban csak a belső égésű motort(ICE) felváltó elektromos autók világára igaz. Az előbbiek esetében ugyanis az autó hangrendszerén keresztül továbbított és az aktuális vezetési körülményekhez igazodó aktív hangot alkalmazzák a meglévő motorhang kezelésére.

Az elektromos járművekben viszont, amelyek az ICE járművekhez képest kevés hajtáslánc hangot adnak ki, szinte bármit meg lehet alkotni.

Az elektromos járművek aktív hangtervezése nemcsak az akusztikai élmények fejlesztésére alkalmas, de új márkadimenziót – egyedi hangzást is adhat hozzá.

Noha a futómű csendesebb működése még ma is kihívás, de annak rezgésére, illetve az abroncsok és a karosszériaelemek által keltett különféle zajok csökkentésére ma már léteznek digitális megoldások.

Ráadásul a tesztpadokon a digitális ikrekkel az alkatrészek zajterhelése külön-külön és együtt is vizsgálható, vagy csökkenthető.

Egyedi hangzású járművek kétkeréktől a négykerékig

A amerikai Trek Bicycle például a Siemens Simcenter tesztelési megoldásait, speciális szoftvereit használja az e-bike motorok akusztikájának diagnosztizálására és javítására. (A Simcenter a Siemens Xcelerator szoftverek, hardverek és szolgáltatások üzleti platformjának része.)

A cég terméke a 2022-ben piacra dobott Fuel EXE, egy nagyteljesítményű elektromos hegyikerékpár, amelyet arra terveztek, hogy csendesebb vezetési élményt nyújtson a versenyzőknek.

A Trek innovatív kerékpármérnöki csoportja tapasztalt mountain bike (MTB) mérnökökből, kerékpáros elemzőkből áll, akik méréseket végeznek, és olyan új teljesítménymutatókkal is foglalkoznak, mint az akusztika.

Az eredmény egy ötször kellemesebb hangzású és majdnem kétszer halkabb modell, összehasonlítva a hasonló e-kerékpárokkal.

Az eszközök egy része elfér a kerékpáros mez zsebében

A Trek’s Performance Research Group mérnökei általában a kísérletezés és a szimuláció oldalán maradnak, új prototípus-ötleteket tesztelnek.

Kísérleteket végeznek, hogy új ismereteket szerezzenek a kerékpárfizika és az emberi teljesítmény terén, így kerültek a hangminőség birodalmába is.

Az e-kerékpár motor- és akkumulátorrendszerei kisebbé, könnyebbé, integráltabbá váltak, miközben a villanymotorok és a sebességváltó-rendszerek zaja is megmaradt. A Fuel EXE-vel viszont új dimenziók tárultak a tervezők elé.

A Trek csapata teljes körű vizsgálatot végzett az akusztikára, beleértve a hangélményt és a kellemetlen hangokat egyaránt. Ezzel megszülethettek az e-bike szektor iparág-első akusztikai mutatói: a tonalitás és az artikulációs index.

A SCADAS XS használata meglehetősen egyszerű a helyszíni tesztek elvégzésére, mert elfér egy kerékpáros mez zsebében, könnyen integrálható a binaurális headsettel, és egy kültéri táblagépen vezeték nélkül vezérelhető a megfelelő applikációval.

Márka-megkülönböztető eszköz lehet az egyedi hangzás

A négykeréken guruló elektromos járművek gyártói közül a Hyundai is használja már a Simcenter aktív hangtervezési megoldását, az akusztikus élmény egyedivé tétele érdekében, a márkái megkülönböztetésére.

A megoldás azt is lehetővé teszi, hogy a hangkoncepciót egyetlen prototípuson az összes járműváltozathoz teszteljék. A koreai márka hangtervező fejlesztőcsapata figyelembe veszi az akusztikai érzékelésben és az elvárásokban tapasztalható különbségeket is.

Minden régiónak és kultúrának, sőt minden generációnak más-más preferenciája és elvárásai vannak ugyanis a jármű hangzásával kapcsolatban.

Utóbbi koncepció már nem ismeretlen az elektronikai iparban. Jó ideje annak, hogy az egyik, akkoriban tévégyártóként is ismert európai márka komolyan fontolgatta, hogy a kontinens egyes piacaira, az ottani felhasználók igényeihez igazított hangzású és képminőségű készülékeket gyárt. Az elképzelés azonban végül a nemzetközi gazdasági helyzet és a cég saját költséghatékonysági törekvései miatt nem valósult meg.

Visszatérve az autóiparra, a Hyundai csapata azt is felismerte, hogy bár a jármű hangjának jellegzetes karakterrel kell rendelkeznie, de egyben személyre szabhatónak is kell lennie.

A probléma megoldására a mérnökök minden márkához külön hangtervezési stratégiát készítettek. A tervezésen belül az ügyfél módosíthat; megváltoztathatja például az alacsony, közepes és magas frekvenciájú akusztikát vagy a gyorsítópedál reakcióját, hogy az jobban megfeleljen az igényeknek.

Az autógyártó minden márkaidentitáshoz három hangkoncepciót biztosít, lehetővé téve a kívánt hangstílus kiválasztását.

Az e-autókban nemcsak az akusztika számít

Noha az elektromos járművek motorja csendesebb az ICE-járművekéhez képest, sok más hanggal is meg kell küzdeni, amikor a jármű mozgásban van – ezek általában a zaj, a vibráció és a keménység (NVH) néven foglalhatók össze.

Az NVH magában foglalja az aerodinamikus hangzást, legyen az a szél, vagy mechanikai hangok, útzaj, fékzaj elektromos hangok, például elektromos hajtóművek vagy vontatómotorok elektromos járművekben.

Az akusztikus élmény fejlesztése során nem lehet minden egyes tényezőn: NVH, menetteljesítmény, ASD, külön-külön dolgozni, az egyes fejlesztőcsapatok között szoros együttműködésre van szükség.

Az e-autónál e három képesség összekapcsolása már egyenesen kötelező. Az aktív hangtervezés nem önálló terület: szorosan kapcsolódik a vezetési teljesítményhez, ami viszont hatással van a jármű teljesítményére.

A Simcenter aktív hangtervezési megoldása a semmiből hozza létre a kívánt hangokat a stúdióban, ahol ezeket a hangokat tesztelni is lehet a jármű prototípusán vagy szimulátorán.

Ezzel a tervezett ASD modellek tovább hangolhatók és optimalizálhatók valós körülmények között. Záró lépésként a hangmodelleket a kiválasztott Tier-1 audiovezérlőn telepítik.

A Siemens Simcenter Testlab Sound Designer szoftvere pedig mindhárom szakaszon képes működni, növelve a hatékonyságot.