Lautheit Pegel Lautstaerke Volume Lautstaerke-Empfinden dB Ratio Verhältnis Pegel Dezibel enschliches Lautstaerke-Empfinden Feldgröße Effektivwert RMS Gain - sengpielaudio
 
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Das menschliche Lautstärke-Empfinden
Lautheitsfaktor und Lautstärkefaktor (Ratio, Gain) 
 
Lautheit ist ein subjektiver Begriff, der versucht die Stärke
der
Schall-Wahrnehmung durch unser Gehör zu beschreiben.
 
Die wahrgenommene Lautstärke ist eine psychoakustische Größe, die vom Schalldruckpegel, vom Frequenzspektrum und dem Zeitverhalten des Schalls abhängig ist.
 
Lautheit (engl. loudness) ist ein künstlicher Begriff 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" = 40 phon bzw. 40 dB bei 1 kHz durch Psychoakustiker bei uns eingeführt; siehe:
Sone und Phon.
 
Pegel, "Volume" und Lautstärke (Lautheit): Die wahrgenommene Lautstärke oder Lautheit des Schalls ist ein komplexes Phänomen, das nicht gänzlich von Experten verstanden wird. Eine weit verbreitete Methode zur Beurteilung der Lautheit ist die SPL-Messung mit einem Schalldruckpegel- Messer, das den Schalldruckpegel in Dezibel (dB) anzeigt. Bei Audio-Produktionen wird dieses mit Pegel bezeichnet. Der Pegel eines Audiosignals ist eine Art der Messung des Lautheitseindrucks eines gehörten Signals und ist ein Teil der Information, die in einer Audio-Datei gespeichert ist.
 
 
Vermeide die Verwendung der psychoakustischen Ausdrücke Lautstärke und Lautheit.
Diese subjektive Schall-Empfindung ist nicht eindeutig messbar.

Die Begriffe "Lautstärke" oder "Lautheit" sind ein Problem, weil diese zur Psycho-Akustik gehören und solch eine persönliche Empfindung nicht klar bestimmbar ist.
Lautheit oder Lautstärke wird als psychologische Ergänzung der physischen Schall- Stärke (Amplitude) auch nach anderen Parametern als dem Schalldruck beurteilt, einschließlich der Frequenz, der Bandbreite, der spektralen Zusammensetzung, dem Informationsgehalt, der zeitlichen Struktur, der subjektiven Einstellung, sowie der Einwirkungsdauer des Schallsignals. Der gleiche Schall erzeugt nicht bei allen Individuen (Menschen) die gleiche Lautheitsempfindung.
 
 
Als psychoakustische Größen zur Beschreibung der "Lautstärke" gibt es den "Lautstärkepegel" (Lautheitspegel) LN mit der Einheit Phon und die "Lautheit" N mit der Einheit Sone.
 
Der Lautstärke-
Knopf.
Gain und Volume.
Volume Knob Lautstärke-
Pegel ändern.
Pegel und Lautheit.
 
Eine Lautstärkeerhöhung von 6 bis 10 dB als Pegel soll eine Empfindung
der Verdopplung der Lautheit ergeben, sagen uns die Psychoakustiker.
 
Der Lautheit N = 1 Sone entspricht 40 Phon, das ist der Lautstärkepegel
LN = 40 dB bei einem Sinuston mit der Frequenz von f = 1000 Hz.
 
Umrechnen von Dezibel (Pegel, Gain) in einen Faktor (Ratio)
Berechnen von einem Faktor (Ratio) in Dezibel (Pegel, Gain)
 
Beim Begriff Faktor (Ratio, Gain) ist immer anzugeben, ob die Energiegröße, die Feldgröße (Amplitude) oder die psychoakustische Lautheitsgröße gemeint ist.

Umrechnung: Faktor, Ratio, Gain (Verstärkung) in
Pegeländerung (Gain Dezibel dB) und zurück

Einfach den Wert links oder rechts eingeben.
Der Rechner arbeitet in beide Richtungen des
Zeichens.
Bei Dezimal-Eingabe ist stets der Punkt zu verwenden.

Energiegröße x ist Feldgröße y (Amplitude RMS) quadriert: x ~ y2.

Verhältnis oder Faktor x 
Schallintensität (Leistung oder Energie)
 
 ↔  Pegeländerung Δ LI 
Energiegröße (berechnet) 

dB
Faktor Schallintensitaet   Pegel Schallintensitaet
 
● Verhältnis oder Faktor y 
Schalldruck (Spannung oder Amplitude)
 
 ↔  ● Pegeländerung Δ Lp 
Feldgröße (gemessen) 

dB
Faktor Schalldruck   Pegel Schalldruck
 
Verhältnis oder Faktor z 
Lautheit (Lautstärke des Schalls)
 
 ↔  Pegeländerung Δ Llaut 
Psychoakustische Größe (empfunden) 

dB
Faktor Lautheit   Pegel Lautheit

Zwei Autos. Wie laut?

Eine gute Anfrage: "Sind zwei Autos doppelt so laut wie ein Auto? Und wenn nicht, um welchen Faktor sind denn zwei Autos lauter als ein Auto?"
 
Die Addition zweier pegelgleicher Schallquellen ergibt eine Anhebung des Schallpegels von (+)3 dB − Das entspricht einem Schalldruck-Faktor (Amplitude) von 1,414; siehe:
Pegeladdition zweier gleichlauter unkorrelierter akustischer Schallquellen
 
90° - inkohaerent
Schall-Leistungssumme
inkohärent (90°)
√ (1² + 1²) = 1,414...
 
Der obige Rechner bringt als "Faktor" folgende Ergebnisse:
 
1. Die Pegeländerung Δ Llaut = 3 dB zeigt als psychoakustische Größe
den Faktor der empfundenen Lautheit (Lautstärke)
z = 1,232.
 
2. Die Pegeländerung Δ Lp = 3 dB zeigt als Feldgröße
den Faktor der gemessenen Spannung, (Schalldruck)
y = 1,414.
 
3. Die Pegeländerung Δ LI = 3 dB zeigt als Energiegröße
den Faktor der berechneten Energie (Leistung)
x = 2.
 
Man erkennt, dass es beim Schall 3 unterschiedliche Faktoren gibt, die penibel auseinander gehalten werden müssen.
Welcher Faktor ist denn gefordert? Die Lautstärke als Empfindung, der Schalldruck als Messung oder die Schallintensität als Berechnung?

Die typische Frage ist doch: Ein "Schall" soll verdoppelt werden. Wieviel mal mehr ist denn das?
 
Soll die Dezibel-Zahl verdoppelt werden? Muss der Schalldruck in Pascal verdoppelt werden? Soll die Schallintensität in Watt pro Quadratmeter (W/m2) verdoppelt werden? Muss die psychoakustisch empfundene Lautstärke (Lautheit) verdoppelt werden? Na?
Das ist den Fragenden eigentlich nie richtig klar. Was ist Schall?

 
Weitere Fragen: Verdoppeln des Schalls bzw. des Schallpegels?

Pegel in Dezibel (dB) und ihre unterschiedlichen Faktoren

Faktor und Decibel
 
Doppelte Lautheit = Faktor 2 ist 10 dB mehr empfundener Lautstärkepegel (Psychoakustik)
Doppelte Spannung = Faktor 2 ist 6 dB mehr gemessener Spannungspegel (Schalldruckpegel)
Doppelte Leistung = Faktor 2 ist 3 dB mehr berechneter Leistungspegel (Schallintensitätspegel)
 
Während 6 dB SPL eine Verdopplung der Amplitude darstellt, ist eine nicht exakte Daumen-Regel, dass jede 10-dB-Erhöhung eine Verdoppelung der wahrgenommenen Lautstärke darstellen soll - sagen uns die Psycho-Akustiker.

Tabelle: Faktor, Leistungs-, Spannungs- und Lautstärke-Pegel
 

Faktor 

 Energiegröße

Feldgröße

Empfindungsgröße

Verhältnis (Ratio)
P2/P1   V2/V1   L2/L1

Energiepegel (Leistung)
GP in dB

Spannungspegel
GV in dB

Lautstärkepegel
GL in dB

16   +12   +24  +40   
10   +10   +20       +33.22  
8 +9 +18 +30  
4 +6 +12  +20  
√10 = 3.16      +5 +10   +16.6
3      +4.77       +9.54   +15.85
2 +3 +6 +10  
      1.516       +1.81       +3.62 +6
√2 = 1.414     +1.5 +3 +5

      1.232

  +0.9     +1.8 +3
1 ±0 ±0 ±0
       0.812 −0.9    −1.8 −3
       0.707 −1.5 −3 −5
       0.660   −1.81       −3.62 −6
1/2 = 0.500   −3     −6 −10
1/3 = 0.333     −4.77       −9.54      −15.85
1/√10 = 0.316       −5     −10      −16.6
1/4 = 0.25     −6     −12   −20
1/8 = 0.125   −9     −18   −30
1/10 = 0.1        −10       −20           −33.22  
1/16 = 0.0625   −12       −24   −40

V2/V1 = 10(GV in dB/20)

GP = 10·log (P2/P1)

GV = 20·log (V2/V1)

GL = 33.22·log (x)

Regenbogenlinie

Addieren von gleich starken inkohärenten Schallsignalen
 
Gleiche Schallquellen
Pegelzunahme Δ L bei
n gleich lauten Schallquellen
Anzahl n gleich lauter Schallquellen

Pegelzunahme
Δ L in dB

  1
  2   3,0
  3   4,8
  4   6,0
  5   7,0
  6   7,8
  7   8,5
  8   9,0
  9   9,5
10 10,0
12 10,8
16 12,0
20 13,0

Mehrere gleich starke Schallquellen erzeugen an einem bestimmten Ort einen Schalldruck, bzw. einen Schalldruckpegel. Bei der Addition solcher inkohärenter Quellen vereinfacht sich die Gleichung zur Berechnung des Summenschalldruckpegels wie folgt:

Formel Summe gleicher Quellen 1

Formel Summe gleicher Quellen 2

Formeln: Δ L = 10 · log n  oder  n = 10(ΔL/10)
 
Δ
L = Pegelzunahme; n = Anzahl der gleich lauten Schallquellen.

Für n = 2 gleich starke, inkohärente Schallquellen ergibt sich eine Pegelzunahme von
10 · log10 2 = +3,01 dB gegenüber dem Fall, dass nur eine Quelle vorhanden ist.

Für n = 3 gleich starke, inkohärente Schallquellen ergibt sich eine Pegelzunahme von
10 · log10 3 = +4,77 dB gegenüber dem Fall, dass nur eine Quelle vorhanden ist.

Für n = 4 gleich starke, inkohärente Schallquellen ergibt sich eine Pegelzunahme von
10 · log10 4 = +6,02 dB gegenüber dem Fall, dass nur eine Quelle vorhanden ist.

Für n = 10 gleich starke, inkohärente Schallquellen ergibt sich eine Pegelzunahme von
10 · log10 10 = +10,00 dB gegenüber dem Fall, dass nur eine Quelle vorhanden ist.

Regenbogenlinie

Pegelzunahme bei gleichstarken inkohärenten Schallquellen

Einfach den Wert links oder rechts eingeben.
Der Rechner arbeitet in beide Richtungen des
Zeichens.
Bei Dezimal-Eingabe ist stets der Punkt zu verwenden.

Pegelzunahme bei Summierung von gleich starken inkohärenten Schallquellen
Anzahl der Schallquellen n 
 
 ↔  Pegelzunahme Δ L  
dB
Formula1   Formula2
 

Der Gesamtpegel in dB ergibt sich aus dem Pegel einer Schallquelle,
zu dem die Pegelzunahme (der Pegelzuwachs) linear addiert wird.

 
Formel Summe inkohaerenter Signale 2

Lautstärke - Schalldruck - Intensität
Faktoren und ihre Pegel in Dezibel (dB)
Lautstärke Empfindung - Schalldruck Effekt - Schallintensität Ursache

Lautstärke - Schalldruck - Intensität
 
Aus: http://www.bv-elbtal.de/html/was_ist_larm_.html

Schallwellen bewegen unsere Trommelfelle.
Aber welche Schallgröße erzeugt denn diese Wirkung?

Schallwahrnehmung
 
Schalldruck und Schallleistung – Wirkung (Effekt) und Ursache
 
Schallleistung ist zwar die Ursache - aber Schalldruck erzeugt die hörbare Wirkung (Effekt).
 
Umrechnung Feldgrößen Voltage - Dezibel Gain und Loss und Energiegrößen Power
Umrechnen Faktor oder Verhältnis (Ratio) in Pegelwert (Gain Dezibel dB) und umgekehrt
Verstärker-Umrechnung - Umrechnen - Gain / Loss
Berechnen der Verstärkung (gain) als Faktor und der Dämpfung (loss) als Pegel in Dezibel
Spannungsverstärkung und Leistungsverstärkung - Spannungsdämpfung
Pegel und Bezugswerte der Schallgrößen - Umrechnungen und Formeln
Subjektiv empfundene Lautstärke, objektiv gemessener Schalldruck und Schallintensität
Wie kann man dB berechnen? - dB-Rechner
Umrechnen von Schallgrößen in Pegel und zurück
Was versteht man unter einer Amplitude um eine Schallwelle zu beschreiben?
 
Allgemeine Verstärkung und Dämpfung ausgedrückt in Dezibel
Achtung: Power gain (Leistungsverstärkung) wird in der Audiotechnik nicht verwendet.
 
     Gain/Loss     
als Ratio
Faktor (out/in)
     Gain/Loss     
als Faktor
 Gain/Loss in dB  
Energiegröße
(Power gain)  
Gain/Loss in dB  
  Feldgröße  
(Voltage gain)
 Gain/Loss in dB  
Psychogröße
(Loudness gain)
1000:1 1000 +30,00 dB +60,00 dB +99,66 dB
  100:1   100 +20,00 dB +40,00 dB +66,44 dB
    10:1     10 +10,00 dB +20,00 dB +33,22 dB
      5:1       5   +6,99 dB  +13,98 dB  +23,22 dB
      4:1       4   +6,02 dB  +12,04 dB  +20,00 dB
      2:1       2      +3,01 dB ●       +6,02 dB ●     +10,00 dB ●
      1:1       1     0,00 dB     0,00 dB      0,00 dB
      1:2          0.5       −3,01 dB ●       −6,02 dB ●     −10,00 dB ●
      1:4            0,25   −6,02 dB  −12,04 dB  −20,00 dB
      1:5          0,2   −6,99 dB  −13,98 dB  −23,22 dB
        1:10          0,1 −10,00 dB −20,00 dB −33,22 dB
          1:100            0,01 −20,00 dB −40,00 dB −66,44 dB
            1:1000              0,001 −30,00 dB −60.00 dB −99,66 dB

20 dB Lautheitsverstärkung (Empfindung) ist 4 Mal der Lautheits-Verstärkungsfaktor.
20 dB Spannungsverstärkung (Amplitude) ist 10 Mal der Spannungs-Verstärkungsfaktor.
20 dB Leistungsverstärkung (Energie) ist 100 Mal der Leistungs-Verstärkungsfaktor.

Schallpegel-Vergleichstabelle und der 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 viermal so laut?
Wieviel dB erscheinen doppelt so laut zu sein? Hier folgen die diversen Faktoren.

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 - - - - - - -  - - - - 1,0 - - - - - - -  - - - - 1,0 - - - - -
  −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 0,1  
−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
Amplituden-
faktor
Leistungs-
faktor

Merke: Für eine Pegeländerung von 10 dB 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 dagegen eine subjektive Empfindungsgröße.

Faktor, Leistungs-Gain, Spannungs-Gain und Lautheits-Gain
 
 
Der Pegel der Ausgangsleistung ist 0 dB, also 100% (Faktor oder Verhältnis = 1). Der Pegel von −3 dB entspricht 50% (Faktor = 0.5) und der Pegel von
−6 dB ist entsprechend 25% (= 1/4 = 0,25) der ursprünglichen Leistung.
Dieses gilt für die Energiegröße Leistung bzw. Schalllintensität.

 
Der Pegel der Ausgangsspannung ist 0 dB, also 100% (Faktor oder Verhältnis = 1). Der Pegel von −3 dB entspricht 70,7% (Faktor = 0,7071), und der Pegel von
−6 dB ist entsprechend 50% (= 1/2 = 0,5)der ursprünglichen Spannung.
Dieses gilt für die Feldgröße Spannung bzw. Schalldruck.

 
Der Pegel der Ausgangslautstärke ist 0 dB, also 100% (Faktor oder Verhältnis = 1). Der Pegel von −3 dB entspricht 81,2% (Faktor = 0,812), und der Pegel von
−6 dB ist entsprechend 66% (Faktor = 2/3 = 0,66) der ursprünglichen Lautheit.
Dieses gilt für die Lautheitsgröße Lautheit bzw. Lautstärkepegel.

 
 
Verstaerkungsfaktor Spannung und Dezibel
Pegel L in Dezibel (dB) = 20 · log ( x )       x = Faktor (Amplitude, Feldgröße)
 
Verstaerkungsfaktor Leistung und Dezibel
Pegel L in Dezibel (dB) = 10 · log ( y )       y = Faktor (Leistung, Energiegröße)
 
Eine typische Frage: "16 dB sind wieviel Mal?" Antwort: Ist eine Feldgröße, wie Schalldruck oder ist eine Energiegröße, wie Schallintensität gemeint? Deswegen gibt der Rechner zwei Antworten: Der Faktor ist: 6,31 oder der Faktor ist: 39,8; je nachdem, ob eine Feldgröße oder eine Energiegröße gemeint ist. 6,312 (Feldgröße zum Quadrat) = 39,8 (Energiegröße).
Gain
    Dezibel (dB)    
 Spannungsfaktor 
Feldgröße
  Leistungsfaktor  
Energiegröße
 
 
Fragen:
Für einen Verstärker mit einer 100-fachen Spannungsverstärkung,
berechne man das Folgende:
a) Verstärkungspegel (Gain) in dB.
b) Verstärkungspegel (Gain) bei der Grenzfrequenz in dB.
c) Spannungsverstärkung bei der Grenzfrequenz.
 
Antworten:
a) Spannungsverstärkung 100 ≡ 40 dB Voltage Gain
b) Bei der Grenzfrequenz gibt es 3 dB weniger Gain − also 37 dB.
c) Voltage Gain 37 dB ≡ 70,7-fache Spannungsverstärkung.

Subjektiv empfundene Lautstärke (Lautheit),
objektiv gemessener Schalldruck (Spannung)
und theoretisch berechnete Schallintensität

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