音调度分析
音调度量化声音中离散音调成分可被感知的程度。宽带噪声中突出的音调会显著增加烦扰度，因此
许多噪声法规对发出明显可闻音调的产品施加音调惩罚 (Tonzuschlag)。谛耳实现了两种标准化的
音调度评估方法。
支持的标准
标准 方法 适用范围 DIN 45681:2005（+2006 更正） 用于噪声侵扰评估的音调成分及音调调整 (Tonzuschlag) 的确定 稳态与准稳态声音 ISO/TS 20065:2022 评估噪声中音调可闻度的客观方法 — 工程法 工业和商业声源的宽带及音调噪声
理论
音调检测
两种方法都以输入信号的高分辨率 FFT 开始。若频谱峰值高出局部宽带噪声本底一个与频率相关的
阈值，则被识别为音调候选。DIN 45681 方法使用临界频带掩蔽级来确定可闻度，而 ISO/TS 20065
采用突出比方法。
频率 (Hz)
电平 (dB)
噪声本底
音调峰值
临界频带
突出比
PR = L_tone - L_noise
L_noise
L_tone
音调度检测：音调突出于掩蔽噪声之上
突出比
突出比 (PR) 量化某个音调成分在其临界频带内超出周围掩蔽噪声的程度：
PR = Ltone − Lnoise [dB]
当突出比超过一个与频率相关的阈值（通常在 6 dB（低频）到 8 dB（高频）之间）时，该音调被
视为突出。
音调调整 (Tonzuschlag)
DIN 45681 将 Tonzuschlag KT 定义为一个以 dB 为单位的加性惩罚，施加于总体 A 计权
声压级，以反映音调内容所引起的烦扰度增加：
KT = max(0, ΔLt − Av ) [dB]
其中 ΔLt 是音调成分与窄带掩蔽噪声之间的电平差，Av 是一个与频率相关的
阈值。Tonzuschlag 的范围可从 0 dB（无音调惩罚）到最大 6 dB。
参数
参数 选项 说明 标准 DIN 45681 / ISO/TS 20065 要应用的评估方法 FFT 大小 4096 – 65536 采样点 频率分辨率；更大的 FFT 提供更精细的分辨率，用于分离间隔紧密的音调 平均方式 线性 / 指数 时变分析的频谱平均模式 平均次数 1 – 100 参与平均的频谱块数（稳态分析） 频率范围 50 Hz – 10000 Hz 分析带宽；此范围外的音调检测被排除 信号类型 稳态 / 时变 决定单块或运行分析
输出量
量 单位 说明 KT dB 依据 DIN 45681 的音调调整 (Tonzuschlag) 音调频率 Hz 每个检测到的音调成分的中心频率 音调电平 dB(A) 或 dB 每个检测到的音调成分的电平 突出比 dB 每个检测到的音调的音-噪突出度 Tonality(t) dB 时变信号的 Tonzuschlag 随时间变化曲线
音调度 vs 时间
在时变模式下，音调检测与 Tonzuschlag 计算逐块进行。得到的曲线揭示了：
发动机升速/降速过程中，随着阶次扫过共振频带，音调突出度如何变化
间歇性音调事件，如皮带尖叫或泵气蚀
音调的时间稳定性，它会影响其被感知的突出度
音调度 vs 转速
音调度还提供 vs 转速 变体。结果是一张彩图，把 vs 时间分析的时间轴换成转速，
从而一次性展示突出比随频率与 运行转速的变化。音调阶次因其频率与转速成正比，
在图上表现为一道斜脊；固定频率的音调则表现为一道水平脊线。
标准：DIN 45681（默认）或 ISO/TS 20065，与 vs 时间变体的可选项相同。
适用于升速/降速工况；录音需包含转速信息。
转速步长默认 50 rpm；升/降速方向若不显式指定则自动判定。
频谱类参数——FFT 大小、重叠与平均时间——继承自分析设置；平均时间默认 3 s。
结果：随频率与转速变化的突出比（dB），单值给出音调电平差及其频率、
平均电平差与不确定度。
与其它随转速变化的心理声学分析共用的参数，以及彩图的读法建议，
参见心理声学 vs 转速 。
解读指南
法规意义： 在许多司法辖区（尤其是德国的 TA Lärm 之下），Tonzuschlag
KT 会在与限值比较之前加到额定声级上。3 – 6 dB 的 KT 可能决定一个产品
在噪声法规中的合格与否。
KT = 0 dB — 无可闻音调内容；不施加惩罚。KT = 1 – 2 dB — 临界音调度；音调接近可闻度阈值。KT = 3 – 4 dB — 明显可闻的音调；烦扰潜力显著。KT = 5 – 6 dB — 主导性音调成分；施加强惩罚。
实际应用说明
FFT 大小至关重要：建议至少 1 Hz（或更精细）的分辨率，以将间隔紧密的音调成分与宽带噪声
分离。对于 48 kHz 采样率，使用 65536 的 FFT 大小可获得 0.73 Hz 分辨率。
DIN 45681 对稳态评估要求至少 10 秒的分析时长。较短的录音可能无法提供稳定的频谱估计。
当存在多个音调时，每个音调单独评估，最高的 Tonzuschlag 决定总体惩罚。
ISO/TS 20065 与 DIN 45681 对同一信号可能给出不同结果，因为它们使用不同的音调检测准则
和阈值函数。报告结果时务必注明所使用的标准。
标准参考
DIN 45681:2005 + Berichtigung 2006 — Acoustics — Determination of tonal components
of noise and determination of a tone adjustment for the assessment of noise immissions
ISO/TS 20065:2022 — Acoustics — Objective method for assessing the audibility of
tones in noise — Engineering method
TA Lärm (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm) — Technical Instructions
on Noise Abatement, Germany
E. Zwicker & H. Fastl, Psychoacoustics: Facts and Models , 3rd ed., Springer, 2007
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