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Bereich der Psychoakustik
Die subjektiv empfundene Lautstärke und der künstliche Begriff Lautheit.
Die Lautstärke oder Lautheit eines Störgeräuschs wird in Sone angegeben.
Ein Sone entspricht 40 Phon, das sind 40 dB-SPL bei einem Sinuston von 1000 Hz.
Lineare Umrechnung gültig zwischen 40 phon und 120 phon
Für Lautstärkepegel LN > 40 phon: Lautheit N in sone = 2[(LN in phon − 40)/10]
Für Lautheit N > 1 sone: Lautstärkepegel LN in phon = 10 · log2(N in sone)
Umrechnung gültig nur zwischen 8 phon und 40 phon
Für Lautstärkepegel LN < 40 phon: Lautheit L in sone = (LN in phon / 40)2.86 − 0.005
Für Lautheit N < 1 sone: Lautstärkepegel LN in phon = 40 · (N in sone)0,35
| Nach der Definition von Stanley Smith Stevens entspricht 1 Sone genau 40 phon. Das ist der Lautstärkepegel eines 1-kHz-Sinustons mit LN = 40 dB-SPL, oder dBA, aber nur (!) für einen Sinuston von 1 kHz und nicht für Breitbandgeräusche. |
Zusammenhang zwischen Lautheit N in sone und Lautstärkepegel LN in phon
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| Lautheit N (sone) und Lautstärkepegel LN (phon) können - wie hier gezeigt wird - problemlos ineinander umgerechnet werden, jedoch geht das nicht mit der psychoakustisch empfundenen "Lautstärke" und dem objektiv gemessenen Schalldruck in Pascal bzw. seinem Pegel in dB-SPL bzw. dBA-bewertet. Die häufige Frage: "Was ist denn 0,5 sone in Dezibel (dB) als Schalldruckpegel (SPL) umgerechnet?" kann nicht beantwortet werden. Nur ein einzelner Sinusston von 1 kHz gemessen in Phon ist der Angabe in dB-SPL gleichzusetzen. |
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Die Lautstärke eines Geräuschs wird rein subjektiv empfunden. Um die Lautstärke zu "messen", wird die Lautstärke eines 1000 Hertz-Sinustons so laut eingestellt, bis es von Hörern ebenso laut wie das Geräusch empfunden wird. Der Lautstärkepegel des Schalls in Phon ist dann gleich dem Schalldruckpegel in dB. Die Lautheit gibt an, wie laut Schall rein subjektiv empfunden wird. Sie ist also eine akustische Empfindungsgröße mit großer Toleranz und keine wirkliche Messgröße. Es gibt keine Umrechnungsformel. Lärm und Lärmempfinden entziehen sich als psychoakustische Werte einfacher physikalischer Messung. Merke: "Lautheit ist ein künstlicher Begriff (engl. loudness) aus der Psychoakustik, dem in der Umgangssprache die Lautstärke entspricht". Der Begriff Lautheit wurde erst 1936 von Stanley Smith Stevens mit dem Fachbegriff "Sone" und loudness als "Lautheit" von den Psychoakustikern bei uns eingeführt. Der normale Mensch kennt nur Lautstärke und hat ein etwas komisches Gefühl bei dem Wort Lautheit. Dieser nicht auszuhaltende Satz wurde unter dem Begriff "Lautheit" von einen ordentlichen Administrator aus Wikipedia beseitigt. Darum steht dieser unerwünschte, also störende Satz jetzt unlöschbar hier. DIN 45631 und ISO 532 B beschreiben jedoch genormte "Messverfahren" zur "Lautheitsmessung". Diese Messverfahren "bestimmen" wahlweise den Lautstärkepegel in phon oder die Lautheit in sone. Da die unmittelbare "Bestimmung" der psychoakustischen Lautheit jedoch recht schwierig ist, wurde zwischen der Lautheit N in sone und dem Lautstärkepegel LN in phon folgende Beziehung festgelegt (ISO-Empfehlung ISO/R 131-1959): Lautheit N = 2(LN - 40)/10 oder Lautstärkepegel LN = 40 + 10 · lb N. "lb" bezeichnet den Logarithmus zur Basis 2. 10 · lb N = 10 · log2(N) |
Sone ist die Maßeinheit der subjektiven Lautheit eines Klangs nach dem
Ein fester Bezug besteht nur bei frequenzreinen Signalen, z. B. bei 1 kHz. Jedoch könnte man anhand dieser Tabelle die psychoakustischen Werte ungefähr "ganz vorsichtig" vergleichen. Die Amplitudenzusammensetzung des Signals ist meistens unbekannt. Der Messpunkt hat große Bedeutung für den Messwert. Folgende Tabelle ist jedoch für die dBA-Werte kein genaues Wissen − sondern eher wildes Raten! |
| sone | phon | dBA | sone | phon | dBA | |
| 0,1 | 17,9 | 20,5 | 1,8 | 48,5 | 34,8 | |
| 0,2 | 22,8 | 21,5 | 1,9 | 49,3 | 35,3 | |
| 0,3 | 26,2 | 22,5 | 2,0 | 50,0 | 35,8 | |
| 0,4 | 29,0 | 23,5 | 2,1 | 50,7 | 36,4 | |
| 0,5 | 31,4 | 24,4 | 2,2 | 51,4 | 37,0 | |
| 0,6 | 33,5 | 25,3 | 2,3 | 52,0 | 37,5 | |
| 0,7 | 35,3 | 26,3 | 2,4 | 52,6 | 38,0 | |
| 0,8 | 37,0 | 27,2 | 2,5 | 53,2 | 38,4 | |
| 0,9 | 38,6 | 28,2 | 2,6 | 53,8 | 38,8 | |
| 1,0 | 40,0 | 29,2 | 2,7 | 54,3 | 39,3 | |
| 1,1 | 41,4 | 30,2 | 2,8 | 54,9 | 39,8 | |
| 1,2 | 42,6 | 31,1 | 2,9 | 55,4 | 40,2 | |
| 1,3 | 43,8 | 32,0 | 3,0 | 55,9 | 40,6 | |
| 1,4 | 44,9 | 33,0 | 3,1 | 56,3 | 41,1 | |
| 1,5 | 45,9 | 33,5 | 3,2 | 56,8 | 41,5 | |
| 1,6 | 46,9 | 33,9 | 3,3 | 57,2 | 42,0 | |
| 1,7 | 47,7 | 34,4 | 3,4 | 57,7 | 42,5 |
Eine grobe Formel, mit dem Versuch sone ungefähr in dBA "umzurechnen" :
dBA = 33,22 · log (sone) + 28 mit einer Genauigkeit von vielleicht ±2 dBA
oder Sone = 10^[(dBA − 28) / 33,22]
Merke: Der Dynamikumfang wird in den letzten Jahren immer häufiger allein A-bewertet angegeben,
auch wenn das für die Bewertung der Rauscharmut nicht sinnvoll ist. Das Marketing hat halt das Sagen.
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Phon ist eine Maßeinheit der psychoakustischen Größe für den bewertetes Dezibel ersetzt, wobei die Werte aber nicht gleich sind. Viele ältere Lehrbücher und damit auch die Ausbilder "kennen" weiterhin das Phon. |
| Lautstärkepegel (LN in Phon): Subjektive (psychoakustische) Lautstärkeempfindung Kurven gleicher Lautstärkepegel (Isophonen oder Phonkurven) (Fletcher und Munson 1933, ursprünglich): Bezugston: 1000 Hz: Hier Schallpegel = Lautstärkepegel (dB = phon). Mit diesem werden andere Tonhöhen verglichen. Es zeigte sich: um subjektiv die gleiche Lautstärke zu erhalten, muss (besonders bei tieferen Frequenzen) der Schallpegel erhöht werden. Nach einer systematischen Durchmessung erhielt man im Hörfeld die "Kurven gleicher Lautstärke" (unter 80 dB der Hörschwelle nachempfunden, darüber immer geradliniger werdend), auf denen die Frequenzen die gleiche Lautstärke wie der Bezugston bei 1000 Hz aufweisen, aber jedoch unterschiedliche Schallpegel. Lautheit (N in sone) (Stevens 1955): Empfindungsmäßige psychoakustische Aussage über das Verhältnis zweier verschiedener Lautstärken zueinander: Kurven gleicher Lautheit: Bezugston: 1000 Hz bei 40 dB = 40 phon = 1 sone. Mit diesem werden andere Lautstärken verglichen. Wann ist etwas doppelt so laut/halb so laut? Oberhalb von 40 dB soll eine Verdopplung der Lautstärke bei einem Zuwachs von etwa 10 phon wahrgenommen werden, sagen uns die Psychoakustiker. Verhältnis zwischen Lautstärkezuwachs (phon, unten) und Lautheitsbewertung (sone, oben):
Absenkung um jeweils etwa 8 phon wahrgenommen werden. |
| Zum Nachdenken: Wenn wir eine Temperatur von 15 Grad Celsius empfinden, halten wir die Frage, wie hoch denn empfindungsmäßig die "doppelte Temperatur" davon sei, für blöd. Wenn wir den Schallpegel von 80 dB empfinden, scheint die Frage, wie hoch denn die "doppelte Lautstärke" davon sei, widerspruchslos hingenommen zu werden. Oder? |
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Frage: "Wenn wir heute 15 Grad haben, wie warm müsste es morgen sein, wenn es doppelt so warm wäre?" Antwort: 0 Grad Celsius ist 273 Grad vom absoluten Nullpunkt entfernt. Das heißt −273 Grad Celsius entspricht Null. Somit haben wir heute 273 + 15 = 288 Grad. Das Doppelte davon ist 576 Grad vom absoluten Nullpunkt aus gerechnet für die Temperatur von morgen; wobei auf der Celsius Skala damit 576 − 273 = 303 Grad Celsius gemeint ist. Das ist unerträglich heiß! |
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Übrigens nimmt der Schalldruck nicht quadratisch mit der Entfernung von der Schallquelle ab. Das ist ein häufig erzähltes und wirklich geglaubtes Märchen. http://www.sengpielaudio.com/FalscheAbnahmeDesSchalldrucks.htm http://www.sengpielaudio.com/FalscheAbnahmeDesSchalldrucksMitEntfernung.pdf |
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Im Computerbereich sind zwei verschiedene Einheiten zur Einstufung des von Lüftern und Festplatten erzeugten Geräuschs gebräuchlich: Die Dezibel-Skala (Lautstärkepegel), und die Sone-Skala (Lautheit). Die Dezibel-Skala oder die Phon-Skala wird jedoch immer häufiger in der 'A'- gewichteten Form (dBA) angegeben; sie hat eine logarithmische Skala. Trotz einer Gewichtung, die dem menschlichen Hörvermögen entlehnt ist, sagt die dB(A)-Skala nur etwas über den bewerteten (gefilterten) Schalldruckpegel bzw. die Lautheit eines Geräuschs aus, jedoch nichts über seine wirklich empfundene subjektive Lästigkeit. Genau dieses, sehr 'menschliche' Kriterium ist jedoch bei relativ leisen Störgeräuschen entscheidend. Als Beispiel sei der subjektive Vergleich zwischen dem Sirren einer Mücke und dem Murmeln eines Baches genannt: Obwohl letzterer mit einem weit höheren dB(A)-Wert gemessen würde, wird jeder das Mückenschwirren als viel störender einstufen. Daher ist recht schwierig, Aussagen über die menschliche Empfindung der "Leisigkeit" bei Computern mit ihren Lüfter- und Festplattengeräuschen zu machen. Kaum sinnvoller sind die Messwerte mit der Sone-Skala, die auch keine anderen Faktoren berücksichtigen, die für das menschliche Hörempfinden eine Rolle spielen. Bei Sone gilt: doppelter Zahlenwert = doppelt (?) so laut und ist damit doppelt so lästig (?). Was immer das auch sein soll. Zur Auswahl von Laptops und Computern, können die Werte der folgenden Tabelle als Orientierung gelten, wobei darauf zu achten ist, dass nur solche Messwerte vergleichbar sind, die unter den gleichen Bedingungen ermittelt wurden. Der stärkste Einflussfaktor ist der Mikrofonabstand zur Schallquelle. Wenn nicht klar ist, ob bei zwei Messungen dieser Abstand gleich war, ist ein Vergleich der Werte sinnlos.
Im Zweifel sollte man nie auf ein Probehören verzichten. Es gibt kein preiswertes Messverfahren, das dem subjektiven Empfinden des Menschen einigermaßen entspricht. Die Behauptung, dass die Sone-Messung mehr "menschliche Daten" zur Ziemliche "Ungenauigkeit" auf: http://www.code-knacker.de/sone.htm "Im Unterschied zu anderen Messmethoden, wie etwa beim dB (Dezibel), Diese Antwort ist nicht richtig. Die Phon-Messung (Lautstärkepegel) hat gegenüber der Das physiologische Empfinden wird bei Sonemessungen eben nicht "Lautheit: Einheit Sone - Da die meisten menschenbestimmte Antwort: Die Phon- bzw. die dB-Messung bei einem Sinuston von 1 kHz hat gegenüber Behauptung: "Die Sone-Skala entspricht eher dem menschlichen Hören; Antwort: Dass 4 sone die meisten Menschen angeblich als doppelt so laut empfinden, wie |
Schallpegel-Vergleichstabelle mit Faktor
Die Schallpegelabhängigkeit und die dazugehörende Änderung des Faktors bei subjektiver
Lautstärke (Lautheit) und objektivem Schalldruck (Spannung) und Schallintensität (Leistung)
Wieviel Dezibel (dB) Pegeländerung ist zweimal, halb oder gar viermal so laut?
Wieviel dB erscheinen doppelt so laut zu sein? Hier sind die unterschiedlichen Faktoren.
Faktor bedeutet "das Wievielfache", also "wie oft" ... Verdopplung der Lautstärke.
| Pegel- Änderung |
Lautstärke Lautheit |
Spannung Schalldruck |
Schallleistung Schallintensität |
| +40 dB | 16 | 100 | 10000 |
| +30 dB | 8 | 31,6 | 1000 |
| +20 dB | 4 | 10 | 100 |
| +10 dB | 2,0 = Verdopplung | 3,16 = √10 | 10 |
| +6 dB | 1,52 fach | 2,0 = Verdopplung | 4,0 |
| +3 dB | 1,23 fach | 1,414 fach = √2 | 2,0 = Verdopplung |
| - - - - ±0 dB - - - - | - - - - 1,0 fach - - - - | - - - - 1,0 fach - - - - | - - - - 1,0 fach - - - - |
| −3 dB | 0,816 fach | 0,707 fach | 0,5 = Halbierung |
| −6 dB | 0,660 fach | 0,5 = Halbierung | 0,25 |
| −10 dB | 0,5 = Halbierung | 0,316 | 0,01 |
| −20 dB | 0,25 | 0,100 | 0,01 |
| −30 dB | 0,125 | 0,0316 | 0,001 |
| −40 dB | 0,0625 | 0,0100 | 0,0001 |
| Log. Größe | Psychogröße | Feldgröße | Energiegröße |
| dB-Änderung | Lautstärke- faktor |
Spannungs- faktor |
Leistungs- faktor |
Merke: Für eine 10 dB Pegeländerung brauchen wir zehnmal mehr Leistung vom Verstärker.
Diese Erhöhung des Schallpegels bedeutet eine Erhöhung des Schalldrucks um den Faktor 3,16.
Die psycho-akustische Lautstärke bzw. Lautheit ist eine subjektive Empfindungsgröße.
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Merke: Eine Anhebung des Schallpegels um 6 dB entspricht der Verdopplung des Schalldrucks. Eine Erhöhung des Schallpegels um 3 dB entspricht der Verdopplung der Schallintensität. Eine Anhebung des Schallpegels um 6 dB entspricht der Vervierfachung der Schallintensität. Eine Erhöhung des Lautstärkepegels um 10 dB soll der Empfindung doppelter Lautstärke entsprechen. Die subjektiv empfundene "Lautstärke" bzw. der "Lautstärkepegel" und der künstliche Begriff "Lautheit" ist als Empfindungsgröße des menschlichen Hörempfindens nicht mit der objektiven Messgröße Schalldruck in einen Topf zu werfen. Der Schalldruck als Schallfeldgröße ist nicht das Gleiche, wie die Schallintensität als Schallenergiegröße. |
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Ist 10 dB oder 6 dB Schallpegeländerung eine Verdopplung oder Halbierung der Lautstärke? Über den Zusammenhang zwischen Schallpegel und Lautheit gibt es verschiedene Theorien. Weit verbreitet ist immer noch die Theorie des Psychoakustik-Pioniers Stanley Smith Stevens, der angibt, dass einen Verdopplung oder Halbierung der Lautheitsempfindung einer Pegeldifferenz von 10 dB entspricht. Neuere Untersuchungen von Richard M. Warren führen dagegen zu einer Pegeldifferenz von 6 dB. *) Das heißt, dass doppelter Schalldruck einer doppelten Lautheit entspricht. Der Psychologe John G. Neuhoff fand heraus, dass das Gehör für ansteigende Pegel empfindlicher ist als für abfallende Pegel. Bei gleicher Pegeldifferenz ist die Lautheitsänderung von leise nach laut stärker als von laut nach leise. Die derzeitige Skala der Sone Lautheit stellt damit keine grundlegende Beziehung zwischen Reiz und Empfindung dar. Die Lautheit N in sone ist eine physiologische Größe zum subjektiven Vergleich von Schallquellen. Eine Verdopplung der Lautheit N soll in etwa einer Änderung des Lautstärkepegels LN von 6 bis 10 phon entsprechen. Formel nach Stevens N = 20,1(LN – 40) sone. Hierbei wurde willkürlich festgelegt, dass die Lautheit N = 1 sone der Lautstärke LN = 40 phon eines 1 kHz-Tons entsprechen soll. *) Richard M. Warren, "Elimination of Biases in Loudness Judgments for Tones" |
Wie kann man Schallgrößen in Pegel umrechnen?
Wieviel dB ist denn zweimal (doppelt, halb) oder dreimal so lauter Schall?
Wie nimmt eigentlich der Schall mit der Entfernung ab?
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