In diesem Artikel beschreiben wir die wichtigste psycho-akustische Größe, die Lautheit, die in sone gemessen wird.
Die Lautheit beschreibt unser Hörvermögen wesentlich besser als das klassische dezibel. Seit Jahrzehnten sind hoch präzise Schallpegelmessgeräte verfügbar, die den Schallpegel mit hoher Genauigigkeit erfassen und typischerweise in dB(A) anzeigen. Eine solche Messung ist im wesentlichen an physikalischen Größen orientiert und hat nur eine begrenzte Anpassung an unser Hörvermögen.
Die wichtigste Frage ist: Ist Schallquelle A lauter oder leiser als Schallquelle B?
Messverfahren zur Lautheit sind seit vielen Jahren etabliert und Stand der Technik. Solche Messverfahren sind u.a. in unserem Audio-Messsystem Akulap integriert.
Wir unterstützen nicht nur das klassische stationäre Verfahren (ISO532B) sondern auch zeit-variante Messverfahren.
Grundlagen einer Lautheitsmessung
Ein wichtiges Ziel der akustischen Messtechnik ist es, die wahrgenommene Lautstärke objektiv durch Messtechnik zu erfassen.
Physikalischer Schallpegel. Die Eingangsgröße
Grundlage ist zunächst der physikalische Schallpegel. Dieser Schallpegel wird in Pascal (Pa) gemessen und kann durch Mikrofone mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Hiermit ist die Aufgabe jedoch noch nicht gelöst. Das Ziel ist es ja, die subjektive Wahrnehmung durch das menschliche Ohr zu erfassen. Ist Schallereignis A lauter oder leiser als Schallereignis B?
Das Dezibel. Unsere Wahrnehmung ist logarithmisch
Unser Ohr ist in der Lage einen Wertebereich in Pa von 1 bis 3.000.000 mit Bezug zur Hörschwelle zu erfassen. Solche Werte sind etwas „unhandlich“, daher verwendet man eine logarithmische Skala -das Dezibel- und erreicht so einen Wertebereich von 0 bis 130dB
Frequenzbewertung. Wir hören Frequenzbereiche unterschiedlich
Die bisherigen Angaben gelten gleichmäßig für den gesamten Hörbereich von 20 bis 20000Hz. Unser Ohr nimmt jedoch mittlere Frequenzen (1-5kHz) besser wahr als tiefe und hohe Frequenzen. Daher „bewertet“ man den Frequenzbereich und bildet so das Hörvermögen besser ab. Die Z-Bewertung enthält keinerlei Bewertung, sondern ist über den Hörbereich konstant. International standardisiert sind die „A“ und „C“-Kurven, es gibt aber noch weitere.
Es wäre zunächst naheliegend zu vermuten, dass es nur eine Kurve geben sollte. Unser Ohr ändert jedoch das Verhalten mit dem Schallpegel. Trotzdem wird vielfach die A-Kurve verwendet und es werden heutzutage nahezu alle Schallpegel in dB(A) angegeben. Es ist der de facto Standard weltweit. Das hat auch historische Gründe, da diese Bewertungen technisch sehr einfach realisierbar sind. Sie finden diese Funktion daher in jedem Schallpegelmesser.
Lautheit in Sone das bessere dezibel!
Die Angabe in dB(A) bildet unser Hörvermögen nur unzureichend ab, da diese genau genommen nur für einzelne Töne und bei konstantem Pegel gilt. Der Höreindruck ändert sich aber mit dem Schallpegel. Diese Effekte werden in dem psychoakustischen Modell von Zwicker berücksichtigt. Es ist in der ISO532-B standardisiert. Die Lautheit wird hier in sone angegeben. Dieses Verfahren eignet sich für stationäre Signale. Dies sind Signale, die sich nicht zeitlich verändern. Sie dürfen im Gegensatz zum einfachen dB(A)-Wert, jedoch ein beliebiges Spektrum (Einzelton, Multiton, Rauschen usw.) aufweisen. Zusätzlich wird die pegelabhängige Änderung des Hörvermögens berücksichtigt.
Diese Verfahren wird seit vielen Jahren für Lüftungsanlagen, Lüfter, Motoren mit konstanter Drehzahl usw. verwendet.
Lautheit in Sone- zeitvariante Modelle DIN45631/A1
Das Verfahren nach ISO532B eignet sich nicht für Signale, die sich schnell ändern, wie Impulse usw. Eine Weiterentwicklung ist das zeitvariante Modell nach DIN45631/A1, das auch zeitliche Verdeckungseffekte berücksichtigt. Unser Hörvermögen ändert sich nicht nur mit Pegel und der Frequenz, sondern auch mit den Schallanteilen, die zeitlich vor (und in geringem Maße auch hinter) dem eigentlichen Schallereignis sind. Dieses Modell stellt den Stand der Technik für Bestimmung der Lautheit dar. Es kann für jedes Schallereignis einen Wert bestimmen, mit dem man verschiedene Schallereignisse vergleichen kann.
Es sagt aber noch nichts über die „Lästigkeit“ eines Geräuschs aus. Hierfür werden noch Zuschläge für Schärfe, Rauhigkeit, Impulsivität, Tonalität und Schwankungsstärke verwendet.
Die Grenzen dieses Modells
Jedoch haben auch diese Modelle ihre Grenzen, da auch psychische Faktoren eine Rolle spielen. Die „Lästigkeit“ eines Zahnarztbohrers kann sicher nicht korrekt erfasst werden. Auch menschliche Schreie usw. werden nur unzureichend abgebildet.
Weitere psychoakustische Messgrößen
Sie können mit unserer Software Akulap u.a. folgende erweiterten Parameter aus der Psychoakustik messen
- Loudness in sone ISO532-B
- Loudness DIN45631/A1 für zeitlich veränderende Signale
- Psycho-akustische Bewertung von Bedienelementen (Schaltern usw.) im Automotive-Bereich nach der Norm GMW18141 sowie GMW14155
- „Prominent discrete tones“ gemäß ECMA 418-1 Annex B
- AM/FM Modulation
- Tonhaltigkeit DIN45681:2006
- Tonhaltigkeit Windenergienalagen gemäß IEC 61400-11 Ed.3
- Specific Loudness
- Loudness ISO532-1
- Sharpness
- Roughness
Welche Messgeräte bieten wir an zur Messung der Lautheit und anderer psycho-akustischer Größen?
In unserem Audio-Messsystem Akulap sind alle hier vorgestellten psycho-akustischen Paramterer integriert.
Wir unterstützen nicht nur das klassische stationäre Verfahren (ISO532B) sondern auch zeit-variante Messverfahren.
Plugins für die Geräteserie APX von Audio Precision
Audio Precision bietet mit der APX Software ein leistungsfähiges Framework für automatische Audiomessungen an. Diese Software unterstützt die folgenden Geräte: APX555, APX515, APX525, APX585 sowie das neue APX flex für ASIO kompatible Soundkarten.
Wir bieten daher verschiedene Module als Plugin für die APX Familie an. Diese Plugins fügen sich nahtlos in den Sequence Mode ein, so dass Sie alle Messfunktionen und Auswertungen der APX Software nutzen können. Die Berechnung erfolgt im Hintergrund mit unserer Software Akulap.
Sie finden ein Video mit unserem APX-Plugin für Psycho-Akustik hier:
https://www.youtube.com/watch?v=7H2QwUDBfp8
