中金 | 汽车电子系列二：车载声学先声夺人，智能化听觉体验升级（一）

智能汽车加速普及，消费者对于座舱个性化体验、人机交互方式等要求不断提高，推动车载声学行业持续升级扩容。而数字化、环绕式、智能化声学技术的底层突破赋予声学系统更大的探索空间。我们认为，车载声学系统不再是简单的声音交互部件，而有望成为提供隔音静谧性、环绕式座舱体验、虚拟现实浸入场景的智能座舱核心系统。我们建议关注具备核心技术能力与优质客户基础的头部车载声学企业及上游供应商。

摘要

新能源车引领车载声学变革，单车配套价值量大幅增长。车载声学主要由主机、扬声器、车载功放、AVAS、车载麦克风等组成，受益于需求升级、技术突破和车厂采购模式变化，豪华声学系统配置持续下沉、高端产品渗透率持续提高。我们注意到由于新能源车将智能座舱声学定义为核心交互方式，扬声器等声学方案配置较传统车明显升级加配，以问界M5、蔚来ET5为例，在扬声器数量提升的同时，均配套独立外置功放。我们估算单车配套价值量或将突破1,500元，较普通燃油车200-300元左右单价提升显著。

数字化技术提升带动行业持续升级，声学行业天花板持续提高。受益于DSP芯片、传感器等底层技术的持续突破，软件算法的持续赋能，声学厂商通过硬件感知、软件层面的数字信号处理技术及智能声学部件的执行，可以有效解决声学系统在汽车复杂环境下的声学难点，提供更好的声音体验。我们认为音效算法、移频算法、声浪模拟算法、车内主动降噪、多区域声场重放、扬声器阵列宽带声场控制等声学信号处理算法将带来新的发展机遇。

价值环节向电子部件集中，市场份额向声学部件厂商倾斜。随着车载声学智能化程度的提升，我们认为价值环节有望向电子部件持续集中。而新能源车企为了达到成本把控、快速迭代以及标准化、模块化生产的目的，逐渐选用了“向声学部件提供商采购产品及服务”，由车企自身进行整体声效调试的模式。我们认为，这一模式演变有利于声学部件制造商提升市场份额。

风险

汽车行业产销不及预期，高端产品市场渗透不及预期。

正文

车载声学的前世今生：多轮迭代，品类扩张

车载声学多轮迭代，产品持续升级

车载声学是汽车座舱人机交互核心方式，车载声学系统主要由主机、扬声器、功放和提示音系统构成，主机作为控制中心，相当于声源读取和决策装置，扬声器和提示音系统相当于声学执行装置，而车载功放相当于声学信号处理装置。声学装置分散分部在车内中控中置、A柱、B柱、顶棚、车门、后备箱等位置，发出高、中、低频声音信号，为乘客形成环绕的、可个性化定义的声学体验。我们观察到，新能源汽车厂商是车载声学系统升级的主要推动者，各家车企均在新车型上采用了较高端的配置。

图表：新能源汽车声学参数

资料来源：蔚来官网，小鹏官网，理想官网，华为官网，特斯拉官网 ，中金公司研究部

主机经历收音机-卡/磁带-CD-屏幕集成四代演变，总体呈集成、智能、多元化的趋势。1924年，雪佛兰开始在车上搭载收音机，六年后，摩托罗拉首款商业化车载收音机出现，标志车载系统的出现。到1963年，乘用车车载系统渗透率超60%。1965年，福特和摩托罗拉将磁带引入车载系统，实现车载娱乐系统的升级，摆脱了对于收音机信号的依赖。1985年，第一辆装配CD主机的车型诞生，大幅提升娱乐容量和质量。2010年后，中控屏幕的出现集成了更多娱乐形式，倒逼主机厂不断升级相关声学设备以满足乘客对交互渠道的更高需求。我们认为，核心发展趋势为主机向功能集成化、运算智能化、内容多元化方向升级。

图表：早期车载收音机

资料来源：汽车之家，中金公司研究部

图表：新能源汽车中控屏幕集成

资料来源：理想官网，中金公司研究部

扬声器呈一对到多对、平面到立体覆盖的趋势发展。80年代末，普通轿车的音响以一对扬声器为基础，分左右两路声道成平面覆盖乘客。1997 年 1 月，搭载丹拿第一款量产高端汽车音响系统的全新沃尔沃 V70 双门跑车在底特律车展上展出。目前，主流车载扬声器有双声道扬声器、三声道扬声器、四声道扬声器和低音炮；以蔚来ET7为例，其标配23个扬声器单元，拥有20路1000W功放输出。4个主位声道采用由高、中、低音三个单元组合的3分频音箱，并拥有低音炮与4个顶置声道音箱。我们通过对主要车型扬声器配置的分析，观察到扬声器发展方向主要为多声道、多层次输出。

功放逐渐呈现小体积、数字化、多功能发展。车载功放分为集成式功放和单独外置功放，高端音响品牌在主机和扬声器之间增加外置功放，用于放大音频信号的能量以提升音质。功放经过30余年的发展，在技术上有长足进步。我们认为，由于车辆电子设备增加，小体积功放有望因节约车内空间而提升渗透率。此外，数字功放的芯片赋予功放更多职能，例如主动降噪等，为功放的价值量提升预埋动能。我们认为，在智能座舱时代，功放产品对于声学体验的提升有着显著的效果。

图表：各车载部件发展历程

资料来源：丹拿官网，中金公司研究部

图表：蔚来扬声器排布

资料来源：汽车之家，中金公司研究部

车载声学系统新功能百花齐放、新品类层出不穷

消费者对车载声学系统需求多元化、软件、硬件技术持续升级以及新能源车等法律法规不断完善，为车载声学品类以及功能的层出不穷奠定基础。例如，功能上的硬件多元化、软硬件深度结合以及品类上涌现了AVAS等系统。

硬件多元化+软硬件协同系统引发技术变革，赋予更多功能带来更舒适驾乘体验。随着DSP等芯片技术的不断发展，产业内开发了利用数字信号处理技术控制扬声器系统频率响应，以对音频信号进行处理、实现特殊音效和主动声音管理的技术，这一变革主要通过算法以及硬件（传感器、扬声器等）实现，带给消费者更好体验。

多国立法新能源车强制安装声学警示系统，AVAS装配数量极速增长。AVAS全称为电动车低速提示音系统（Acoustic Vehicle Alerting System）。电动汽车没有传统汽车的发动机噪音，会给盲人或视障人士等弱势群体带来麻烦。根据欧盟“机动车辆声级规定”第8条（EU 540/2014）规定，2019年7月1日之后，所有新型静音电动车及混合动力车型必须配备AVAS系统。随后，各国家及地区法规纷纷跟进。

车载声学系统的实现方式及升级路径

主机：向集成、智能、多元化中控演进

主机从最开始的收音机演化到目前的集成中控，逐渐智能化、多元化。目前，市面上大部分汽车中控系统集成了多种功能，包括音乐控制、电影播放、倒车辅助等，用户通过显示屏与汽车进行人机交互。随着新能源车渗透率不断提升，集成中控的角色也逐渐升级为“汽车大脑”，囊括更多系统，并能通过OTA进行实时更新算法，为消费者提供声学等方面更好体验。

图表：特斯拉2021款Model S

资料来源：特斯拉官网，中金公司研究部

扬声器：分区声场引领变革

车载扬声器主要为动圈式扬声器，由振动系统、磁路系统以及辅助系统三个部分组成。车载扬声器可以分为双声道扬声器、三声道扬声器、四声道扬声器和低音炮；其中双声道扬声器包括一个低频扬声器(Woofer)和一个高频扬声器(Tweeter)；三声道扬声器在双声道的基础之上额外增加一个中频扬声器；四声道扬声器在三声道的基础上额外增加了一个超高频扬声器（super tweeter）；而低音炮是单独的增加低频段位的扬声器产品。

多区域声重放技术要求更多的扬声器实现不同的声学效果。多区域声重放技术是利用不同扬声器在所需要的区域内重建目标声场的技术，准确地还原声场的空间信息，满足人们在汽车上的个性化听音需求。因此具有较高的应用价值和较多的应用场景，目前技术主要为能量控制、物理场以及两种技术的混合，头枕、后排音响等是多区域声重放技术的具体应用。未来技术趋势主要向心理声学、空间反射补偿以及数字化控制发展。

图表：多区域声重放技术原理，扬声器阵列声波叠加干涉框架图：

资料来源：《多区域声重放技术综述》韩泽瑞等，2021，中金公司研究部

同轴逐渐淡出市场，头枕及后排音响贡献新成长动能。同轴由于安装方式限制，高音与中音不易分离，因此声学体验不如套装扬声器，在消费者对于车载声学品质需求向上的大背景下或逐渐淡出市场。为了更好提供声学体验，颈枕音响、后排音响等技术为未来扬声器产品迭代方向。以Bose颈枕音响系统为例，该系统在驾驶席座椅头枕内部装有一对轻量级6厘米Bose UltraNearfield钕磁铁超近场音箱，以驾驶席为中心的聆听模式，方便车内只有驾驶者时使用，该模式特别针对驾驶席进行音效优化。

图表：Bose颈枕音响

资料来源：Bose官网，中金公司研究部

低音炮经过特殊设计以复现低频音，以增强音域提升声学体验。低音炮又称超重低音音箱，只负责播放20-200 Hz的声音，渲染低音以复现电影、音乐中的震撼感，给消费者带来传统音响不能实现的声学体验。低音扬声器和低音炮不同，低音扬声器是传统音箱中的一部分，通常与高音、中音扬声器一起预装在音箱中，覆盖频率20 Hz-2k Hz，较为便携。我们认为，低音炮对于低音域较大的覆盖频率，有望补充二分频、三分频扬声器的缺失音频范围，是声学体验升级的重要硬件组成部分。

图表：车载低音炮示例

资料来源：雪佛兰官网，中金公司研究部

图表：低音扬声器和低音炮对比

资料来源：Requirements Specification for Amplifiers and Power Supplies in Active Loudspeakers, H. Schneider.etc, 2014，中金公司研究部

功放：数字化、多功能化趋势明显

功放实现放大信号+提升音质两大功能。车载功放产品通过功率放大芯片将音频输入信号进行选择与预处理，实现基本的音频信号放大功能，亦可通过加载声学信号处理算法，显著提升车内音响的品质。功放分集成功放以及外置功放两种形式。我们认为，随着声学需求升级、扬声器增多，主机厂需要更高功率驱动的外置功放。

图表：车载功放位置示意图

资料来源：上声电子招股说明书，中金公司研究部

集成功放的工作环境决定了音质、功率存在瓶颈。箱体内振动的空气会推动功放的PCB板和电子元件同样发生微小的振动，而电容等元件的振动，将会产生放大效应，反映到回放的声音中去，因此使得回放声音中出现杂声，此外，由于散热等考虑，集成功放放大功率有限，因此，声学效果一般。

外置功放的出现缓解集成功放杂音大、功率小的痛点，逐渐下沉至主流车型。功放外置，优势在于具备更好的散热以及独立运行的空间，因此能够提升音质、实现更大的功率增益。受消费者对于座舱声学体验升级的需求影响，（外置）车载功放正从豪华车逐步下沉至主流车型。

图表：DYNAUDIO Esoamp A600.4 外置功放以及技术参数（2022年1月查询）

资料来源：丹拿官网，奕歌官网，中金公司研究部

功放数字化、多功能化是未来主要趋势。在实现放大信号、提升音质的基础上，功放将被赋予更多样化的职能，以上声电子车载数字功放为例，其系统内置DSP处理器，能够实现对整车声场、相位、均衡及声像等方面的调整，提升声音输出品质，配合公司自主研发的声学信号处理算法，数字功放产品可实现更多的拓展功能，例如声场重构、声像位置校正、扬声器自动均衡、人声音乐声分离、虚拟低音增强，主动降噪、车内语音通话、声浪模拟等，满足不同用户的多元化需求。

功放结合算法实现主动降噪，提供更优质驾乘体验。功放新功能之一为主动降噪。车载声学系统通过在悬架系统上安装的加速度传感器来测量轮胎和悬挂系统的震动情况，利用DSP内集成的算法模块在几毫秒内接收并处理信号，将指令送达功放和扬声器，使低音扬声器发出和噪音频率相同的反向谐波信号，有效降低噪声感知水平。

图表：主动路噪消减技术

资料来源：汽车之家，中金公司研究部

AVAS：法规推动普及，个性化引领发展

AVAS为提示模块，有效降低交通事故风险。AVAS通过汽车总线采集车速、档位等信号，感知车辆状态，并由单片机芯片或者DSP处理器处理不同的声学信号算法，最终发出不同车速所对应的警示声音，以提醒行人等其他道路使用者。为了道路安全，各国均采取强制立法，AVAS成为刚需。

图表：各国法规要求

资料来源：Minimum Sound Requirements for Hybrid and Electric Vehicles-Draft Environmental Assessment, NHTSA, 2016，中国政府网，中金公司研究部

AVAS实现不同拟声是未来升级趋势。AVAS作为发声装置，需要有多种音色和音量对应不同的场景（例如不同速度、不同声音背景等），因此，如何设计声音合成、检测环境动态、实现不同音效的警示效果，成为AVAS一大升级趋势，以便为其他道路使用者的安全提供更好的保障。以奔驰为例，其AVAS的声音在美国、欧盟、日本和中国存在差别。另外，奔驰在设计中规定了静止的车辆在齿轮啮合时就需要立刻发出声音，在随后的起步过程中音量需要逐渐增强，直到车辆达到30公里/小时才停止发声，这成为奔驰新能源汽车差异化方向之一。

图表：AVAS功能视图

资料来源：Global Market Insights，中金公司研究部

图表：AVAS系统运作方式及核心参数

资料来源：Global Market Insights，中金公司研究部

车载麦克风：人机交互阵列化趋势显著

车载麦克风是车载智能语音系统的重要承载部件。车载智能语音系统可以实现驾驶员与汽车的良好交互，能避免驾驶员分心，提升驾驶体验，是汽车智能系统中不可或缺的重要部分；消费结构升级带动汽车声学系统进一步升级，也会对作为汽车智能系统重要输入部件的车载麦克风的数量与功能提出更高要求。我们观察到，包括小鹏、比亚迪、理想、蔚来等多家车企纷纷上线车内KTV功能，汽车娱乐属性进一步增加。2021年11月，蔚来发布Aspen 3.0.7车机系统，内置“K歌系统”结合Nio Life发布的全民K歌车载麦克风套装，让驾驶员在车内享受KTV体验，体现了众多整车厂加速布局车内智能语音系统的大趋势。我们认为，声学录入装置有望成为车载声学下一成长点。

多样化车载麦克风阵列方案，麦克风数量显著增加。由于汽车内部声音环境受道路噪音、汽车音频等因素影响情况较为复杂，如何通过语音的方式稳定传递车主需求十分关键。多个麦克风通过合理布局是消除封闭环境内回声的合理方式之一，这种麦克风布局方式会进一步增加车载麦克风装配数量。

图表：蔚来上线车内KTV功能

资料来源：蔚来官网，中金公司研究部

图表：BOSE麦克风阵列解决方案

资料来源：Bose官网，中金公司研究部

文章来源

本文摘自：2022年1月25日已经发布的《汽车电子系列二：车载声学先声夺人，智能化听觉体验升级》

邓 学 SAC 执证编号：S0080521010008 SFC CE Ref：BJV008

任丹霖 SAC 执证编号：S0080518060001 SFC CE Ref：BNF068

罗善文 SAC 执证编号：S0080121080251

本文转载自《中金点睛》