چطور صداهای مزاحم کابین خودرو حذف می‌شوند؟

به گزارش خبرگزاری عصر کشاورزی، ‌ به نقل از اسب بخار،  در دنیای پرسرعت و پرهیاهوی امروز، آرامش در کابین خودرو به یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های خودروهای لوکس و حتی میان‌رده تبدیل شده است.  فناوری نویز کنسلینگ (Noise Cancelling)، که پیش‌تر در هدفون‌ها و هندزفری‌ها برای حذف صداهای محیطی به کار می‌رفت، اکنون در صنعت خودروسازی به ابزاری کلیدی برای افزایش آسایش سرنشینان تبدیل شده است. این فناوری با خنثی‌سازی صداهای مزاحم مانند نویز موتور، باد یا ترافیک، تجربه رانندگی آرام و متمرکزی را ارائه می‌دهد. اما این فناوری چگونه در خودروها عمل می‌کند، چه انواعی دارد، و کدام خودروسازان آن را با چه نامی به کار می‌برند؟

نحوه کارکرد نویز کنسلینگ در خودروها

فناوری نویز کنسلینگ در خودروها، که اغلب به نام نویز کنسلینگ فعال (Active Noise Cancellation یا ANC) شناخته می‌شود، بر پایه اصل فیزیکی تداخل مخرب امواج صوتی عمل می‌کند. این سیستم از میکروفون‌های نصب‌شده در کابین خودرو برای ضبط صداهای محیطی، به‌ویژه نویزهای با فرکانس پایین مانند صدای موتور یا همهمه جاده، استفاده می‌کند. سپس، یک پردازنده صوتی دیجیتال (DSP) این صداها را تحلیل کرده و امواج صوتی معکوس (ضد فاز) تولید می‌کند. این امواج از طریق بلندگوهای سیستم صوتی خودرو پخش شده و با نویزهای محیطی تداخل می‌کنند، که منجر به خنثی‌سازی آن‌ها و کاهش قابل‌توجه سطح صدا در کابین می‌شود.

این فناوری به‌ویژه در حذف صداهای ثابت و یکنواخت مانند صدای موتور یا نویز جاده مؤثر است، اما برای صداهای ناگهانی و با فرکانس بالا، مانند بوق یا صدای صحبت، عملکرد کم‌تری دارد. برخی سیستم‌های پیشرفته‌تر از الگوریتم‌های پیچیده و هوش مصنوعی برای بهبود دقت در شناسایی و حذف نویزها استفاده می‌کنند، که تجربه‌ای نزدیک به سکوت کامل را در کابین فراهم می‌آورد.

انواع نویز کنسلینگ در خودروها

• نویز کنسلینگ فعال (Active Noise Cancellation): این نوع، که پیشرفته‌تر است، از میکروفون‌ها، پردازنده‌های صوتی، و بلندگوها برای تولید امواج ضد نویز استفاده می‌کند.  ANC به‌ویژه در خودروهای لوکس و برقی، که نیاز به حذف نویزهای خاص مانند صدای موتور یا چرخ‌ها دارند، رایج است. این سیستم به منبع انرژی (باتری خودرو) وابسته است و معمولاً با سیستم صوتی پیشرفته خودرو یکپارچه می‌شود.
• نویز کنسلینگ غیرفعال (Passive Noise Cancelling): این روش به طراحی فیزیکی خودرو وابسته است و نیازی به فناوری الکترونیکی ندارد. استفاده از مواد عایق صوتی مانند فوم‌های حافظه‌دار، شیشه‌های چندلایه، و طراحی آیرودینامیک بدنه برای کاهش نفوذ صدا به کابین، از ویژگی‌های این نوع است.  نویز کنسلینگ غیرفعال در اکثر خودروها، حتا مدل‌های اقتصادی، به کار می‌رود، اما به اندازه ANC در حذف صداهای خاص مؤثر نیست.

برخی خودروسازان از ترکیبی از این دو روش استفاده می‌کنند تا بهترین نتیجه را در کاهش نویز کابین به دست آورند. برای مثال، شیشه‌های لمینت‌شده و عایق‌های صوتی در کنار سیستم ANC می‌توانند کابینی بسیار آرام ایجاد کنند.

مفاهیم کلیدی در مهندسی صدای خودرو

• (Noise, Vibration, and Harshness) NVH به معنای سر و صدا، ارتعاش، و سختی (ناخوشایندی) است و یکی از مهم‌ترین حوزه‌های مهندسی خودرو محسوب می‌شود که به بهبود کیفیت سواری از طریق کاهش صداها، ارتعاش‌ها، و حس ناخوشایند در رانندگی تمرکز دارد.  NVH شامل سه بخش است:

1. Noise (صدا) : صداهای ناخواسته مانند نویز موتور، باد، یا جاده که از طریق عایق‌های صوتی یا فناوری ANC کاهش می‌یابد.
2. Vibration (ارتعاش) : ارتعاش‌های ناشی از موتور، تعلیق، یا قطعه‌های مکانیکی که با طراحی دقیق شاسی، سیستم تعلیق، و عایق‌های ارتعاشی کنترل می‌شود.
3. Harshness (سختی) : حس ناخوشایندی که از ناهمواری‌های جاده یا پاسخ نامناسب سیستم تعلیق به راننده منتقل می‌شود و با تنظیمات مهندسی بهبود می‌یابد.

فناوری نویز کنسلینگ فعال (ANC) بخشی از استراتژی NVH است که به‌طور خاص بر کاهش نویز تمرکز دارد، اما NVH دامنه وسیع‌تری شامل ارتعاش‌ها و حس کلی رانندگی را در بر می‌گیرد. خودروسازان از ابزارهای پیشرفته مانند شبیه‌سازی کامپیوتری و تست‌های تونل باد برای بهینه‌سازی NVH استفاده می‌کنند.

• (Engine Noise Cancellation): ENC یا حذف نویز موتور، زیرمجموعه‌ای از ANC است که به‌طور خاص برای کاهش صدای موتور طراحی شده است. این فناوری در خودروهای بنزینی و دیزلی کاربرد بیش‌تری دارد، جایی که صدای موتور یکی از اصلی‌ترین منابع نویز کابین است.  ENC از میکروفون‌هایی در نزدیکی موتور یا کابین استفاده می‌کند تا فرکانس‌های خاص صدای موتور را شناسایی و با تولید امواج ضد فاز خنثی کند. در خودروهای برقی، که فاقد صدای موتور هستند،  ENC کم‌تر استفاده می‌شود و ANC به حذف نویزهای جاده و باد متمرکز است.

استفاده از نویزکنسلینگ توسط خودروسازان

چندین خودروساز برجسته از فناوری نویز کنسلینگ در مدل‌های خود استفاده می‌کنند و هر یک نامی اختصاصی برای این سیستم انتخاب کرده‌اند.

• بوز (Bose)؛  سیستم AudioPilot و QuietComfort: شرکت بوز، که در زمینه صوتی پیشرو است،  فناوری نویز کنسلینگ خود را با نام‌های AudioPilot و QuietComfort در خودروهای برندهایی مانند کادیلاک،  شورولت، و نیسان به کار برده است. این سیستم از میکروفون‌های داخل کابین برای شناسایی نویز و تولید امواج ضد فاز استفاده می‌کند. برای مثال،  کادیلاک اسکالید و شورولت تاهو از سیستم Bose AudioPilot بهره می‌برند که نویزهای جاده و موتور را به‌طور مؤثری کاهش می‌دهد.
• هارمن کاردن (Harman Kardon)؛  سیستم Active Noise Control: هارمن کاردن، یکی دیگر از غول‌های صنعت صوتی،  فناوری نویز کنسلینگ خود را با نام Active Noise Control در خودروهای برندهایی مانند ب‌ام‌و،  لینکلن و کیا به کار می‌گیرد. برای مثال،  ب‌ام‌و سری ۷ و کیا K۹۰۰ از این سیستم استفاده می‌کنند تا کابینی آرام و لوکس ارائه دهند.
• مرسدس بنز؛  Active Noise Suppression: مرسدس بنز در مدل‌های لوکس خود، مانند کلاس S و EQS، از سیستمی به نام Active Noise Suppression استفاده می‌کند. این سیستم، که با همکاری برند صوتی Burmester توسعه یافته، به‌ویژه در خودروهای برقی مرسدس برای حذف نویزهای ناشی از جاده و باد مؤثر است.
• جگوار لندرور؛  Active Noise Cancellation: جگوار لندرور در مدل‌هایی مانند جگوار F-Pace و رنجروور از فناوری ANC استفاده می‌کند که به‌طور خاص برای کاهش نویزهای جاده و موتور طراحی شده است. این سیستم با سیستم صوتی Meridian یکپارچه شده و تجربه‌ای آرام را در کابین‌های لوکس این برند فراهم می‌کند.
• تسلا؛  Active Noise Reduction: تسلا، به‌عنوان پیشرو در خودروهای برقی، در مدل‌هایی مانند تسلا مدل S و مدل X از فناوری Active Noise Reduction استفاده می‌کند. این سیستم به‌ویژه برای حذف نویزهای محیطی در خودروهای برقی، که فاقد صدای موتور بنزینی هستند، طراحی شده و با سیستم صوتی پیشرفته تسلا هماهنگ است.
• فورد؛  Active Noise Control: فورد در مدل‌هایی مانند فورد F-۱۵۰ و موستانگ Mach-E از سیستم Active Noise Control استفاده می‌کند که با همکاری برند صوتی Bang & Olufsen توسعه یافته است. این سیستم نویزهای جاده و باد را کاهش داده و تجربه رانندگی آرام‌تری را ارائه می‌دهد.

مزایا و محدودیت‌ها

فناوری نویز کنسلینگ در خودروها مزایای متعددی دارد، از جمله افزایش آسایش سرنشینان، کاهش خستگی در سفرهای طولانی، و بهبود کیفیت صدای سیستم صوتی خودرو. این فناوری به‌ویژه در خودروهای برقی، که صدای موتور بنزینی ندارند، به ایجاد تجربه‌ای لوکس و متمایز کمک می‌کند. با این حال، محدودیت‌هایی نیز وجود دارد. سیستم‌های ANC در حذف صداهای ناگهانی و با فرکانس بالا کم‌تر مؤثر هستند و نیاز به باتری و سخت‌افزار پیشرفته می‌تواند هزینه تولید خودرو را افزایش دهد. همچنین، در مدل‌های ارزان‌قیمت‌تر،  نویز کنسلینگ غیرفعال همچنان نقش اصلی را در کاهش صدا ایفا می‌کند.

با پیشرفت فناوری و افزایش تقاضا برای خودروهای برقی و لوکس، انتظار می‌رود استفاده از سیستم‌های نویز کنسلینگ فعال در خودروها گسترش یابد. خودروسازان در حال سرمایه‌گذاری در الگوریتم‌های هوش مصنوعی و سیستم‌های صوتی پیشرفته‌تر هستند تا نویزهای پیچیده‌تر را حذف کنند. همچنین، ترکیب نویز کنسلینگ با فناوری‌های واقعیت افزوده و سیستم‌های صوتی سه‌بعدی می‌تواند تجربه‌ای کاملاً جدید در کابین خودرو ایجاد کند.

۵۸۳۲۲