Messung der Lautheit (Sone) gemäß DIN 45631 ISO 532B
Hinweis: Dieses einfache Modul berechnet die Lautheit für stationäre Geräusche. Wir bieten daneben auch weitaus umfangreichere psycho-akustische Analysen an. Zeitvariante Lautheit gemäß DIN45631/A1, Schärfe (Sharpness), Rauhigkeit (Roughness), Impulsiveness usw. Hier finden Sie weitere Informationen.
Schall kann zunächst mit Hilfe von verschiedenen physikalischen Größen wie Schalldruck, Schallintensität oder Schallenergie beschrieben werden.
Diese Werte spiegeln aber nur unzulänglich die subjektiv wahrgenommene Lautstärke wieder. Eine erste Näherung stellen die verschiedenen Gewichtungskurven (Bewertung) dar. Sie berücksichtigen die unterschiedliche Empfindlichkeit des menschlichen Ohres in Abhängigkeit der Frequenz. Diese Empfindlichkeiten sind allerdings pegelabhängig. Daraus resultieren eine Vielzahl von unterschiedlichen Gewichtungskurven. Am gebräuchlichsten sind die A und C Kurven. Ein Sinuston geringer Lautstärke von z.B. 50dB(A) wird bei unterschiedlichen Frequenzen als gleichlaut empfunden. Diese Ergebnisse gehen auf die Forschungsarbeiten von Barkhausen zurück, die er um 1920 veröffentlicht hat. Allerdings sind reine Sinustöne in der Natur eher selten, so daß das Hörempfinden nur ungenau abgebildet wird. Die breite Verwendung dieser Meßwerte liegt einzig darin, daß sie vergleichsweise einfach aus den physikalischen Größen zu bestimmen sind. Daher sind diese Bewertungen mittlerweile in nahezu allen Handschallpegelmessern enthalten.
Ein vollständiges Meßsystem besteht aus folgenden Komponenten:
- PC/Laptop mit Microsoft Windows
- WinAudioMLS mind. PRO Version
- WinAudioMLS plug-in „1/3 Oktav RTA“
- WinAudioMLS plug-in „Sone/Loudness“
- Meßmikrofon
- Schalpegelkalibrator
- Stativ
Lautheit (Sone)
Ein breitbandiges Rauschen erzeugt eine andere subjektiv wahrgenommene Lautstärke als ein einzelner Ton gleichen Pegels gemessen in dB(A). Daher ist dieses einfache Maß nur eingeschränkt aussagefähig. Zwicker hat solche psychoakustischen Effekte intensiv untersucht und Modelle für das Hörempfinden erstellt. Ein einfacher Effekt ist z.B. der Verdeckungseffekt (Maskierung). Besteht ein Signal aus einem lauten Ton, so werden leisere Tone nicht wahrgenommen. Niemand würde bei einem Symphoniekonzert das leise Trippeln einer Maus erkennen. Obwohl diese in leisen Musikphasen hörbar wäre. Diese und andere Effekte dienen auch als Grundlage für verlustbehaftete Audiokomprimierung wie z.B. das sehr bekannte MP3 Verfahren zur Komprimierung von Musik. Hier werden Signalanteile, die gemäß den Modellen nicht gehört werden können, nicht gespeichert.
Basierend auf seinen umfangreichen Hörtests hat Zwicker ein Lautheitsmaß (engl. loudness) entwickelt, das für stationäre Signale ein deutlich verbessertes Maß als dB(A) darstellt. Die Einheit der Lautheit ist Sone. Im Gegensatz zur dB(A) ist dies eine lineare Größe. Dies heißt das z.B. 2 Sone doppelt so laut ist wie 1 Sone. Der Bezugspunkt ist 1 Sone, dies entspricht einem Sinuston mit 1000Hz bei einem Pegel von 40dB.
Wie bereits erwähnt eignet sich die Lautheit insbesondere für stationäre Signale. Die Anwendungen sind z.B. in der Beurteilung von Klimaanlagen, Lüftungsanlagen aber auch typischen PC-Komponenten wie Festplatten oder CPU-Kühler etc. Die Lautheit berücksichtigt die subjektiv wahrgenommene Lautstärke. Sie beschreibt allerdings nicht wie angenehm oder störend ein Ton ist. Ein Sinuston wird von vielen Menschen sicher angenehmer empfunden als das Geräusch eines Zahnarztbohrers gleicher Lautheit.
Die Berechnung der Lautheit basiert auf den Ergebnissen einer Terzanalyse (1/3 Oktave). Daher ist für das Lautheits Plug-in (#3010) das 1/3-Oktave Modul (#3004) Voraussetzung. Die Messung der Lautheit erfordert zudem eine Kalibrierung auf absolute Schallpegel. Hierfür wird ein Handschallpegelmesser oder ein Kalibrator benötigt.
Messung an sehr leisen Geräten
Vielfach werden Lautheitsmessungen an sehr leisen Geräten (z.B. Beamer, Laptops etc.) durchgeführt. Normalerweise ist der Meßabstand 1m. Eine sinnvolle Messung kann nur dann durchgeführt werden, wenn die Meßsignale deutlich über dem Ruhepegel liegen. Der Ruhepegel ergibt sich aus dem Umgebungslärm und dem Rauschen der Messkette (Mikrofon, Vorverstärker etc.). In einem Büro mit einem Ruhepegel von 45dBA ist es nahezu unmöglich leise Lüfter mit 25dBA zu messen.
Da das menschliche Ohr sehr empfindlich ist, werden auch an die Messkette höchste Anforderungen gestellt.
Bei jeder Messung sollte daher unbedingt der Ruhepegel d.h. mit abgeschalteter Meßquelle gemacht werden. Im Idealfall sollte eine spezielle Absorberkammer verwendet werden, die sowohl Reflexionen als auch Umgebungslärm unterdrückt. Zumindest sollte der Umgebungslärm minimiert werden (Fenster, Klimaanlage, PCs etc).
Viele Meßmikrofone haben eine Empfindlichkeitsgrenze von 30dB und definieren damit bereits eine untere Grenze des Meßbereichs.
Vielfach wird daher der Meßabstand verringert z.B. 25cm statt 1m um den Meßpegel anzuheben. Der verringerte Abstand wird bei der Kalibierung als Korrekturfaktor berücksichtigt (hier 12dB), so dass WinAudioMLS den Pegel auf 1m bezogen anzeigt.
Bei dem Abstand von 25cm und einem Schallkalibrator mit 94dB muss dann ein Bezugswert von 82dB angegeben werden. Ein Schallpegel von 82dB wird damit als 94dB angezeigt. Der Korrekturfaktor ist 6dB pro Halbierung des Abstandes. Diese Näherung gilt jedoch nur im Fernfeld bei kugelförmiger Ausbreitung. Im Nahfeld können z.B. Beugungseffekte die Schallausbreitung deutlich verändern. Bei Messungen mit verändertem Abstand sollte dieser daher unbedingt dokumentiert werden, da sonst die Vergleichbarkeit der Messungen nicht gewährleistet ist.
