Zertifizierte Schallpegelmesser bieten Geräuschmessungen mit A-, C- und Z-Frequenzbewertung. Wo liegt also der Unterschied?
Wenn ein Schall mit gleichem Schalldruck über das gesamte Frequenzspektrum erzeugt wird, könnte er in der folgenden Grafik durch die Z-Bewertungslinie dargestellt werden.
Was Menschen physisch hören können, wird durch die A-Bewertungskurve dargestellt. Akustischer Schall enthält mehr tiefe und hohe Frequenzen, als Menschen wahrnehmen.
Die C-Bewertungskurve stellt dar, was Menschen hören, wenn der Schall aufgedreht wird; wir werden empfindlicher für die tieferen Frequenzen.
Die A- und C-Bewertungen sind somit am aussagekräftigsten, um den Frequenzgang des menschlichen Ohrs gegenüber realen Geräuschen zu beschreiben.
Die Buchstaben A und C geben an, welcher Frequenzbewertungsfilter auf den gemessenen Schall angewendet werden soll.
STIPA-Messung
STI = Speech Transmission Index (Sprachübertragungsindex)
STIPA = Speech Transmission Index for Public Address Systems – eine vereinfachte Methode zur Messung des STI
Eine standardisierte Methode zur Bestimmung der Sprachverständlichkeit
Die weltweit am weitesten verbreitete Methode
Misst, wie gut eine gesprochene Ansage von menschlichen Zuhörern verstanden werden kann
Wie funktioniert die STIPA-Messung?
Für die STI-Messung spielen Sie ein Testsignal über eine PA-Anlage ab und messen das Signal mit Ihrem Schallpegelmesser.
Das STI-Signal enthält präzise Modulationen. Der Schallpegelmesser ist so konfiguriert, dass er nach diesen spezifischen Modulationen sucht. Wenn es Verzerrungen in der PA-Anlage oder Hintergrundlärm oder Nachhall im Raum gibt, beeinflusst dies die Modulationen, was vom Schallpegelmesser erkannt wird.
So können Sie durch Vergleich des ursprünglichen Signals mit dem empfangenen Signal feststellen, wie gut das modulierte Signal über die PA-Anlage an der Position des Schallpegelmessers empfangen wurde. Das Ergebnis wird auf einer Skala von 0 bis 1 angezeigt, wobei 0 ein schlechtes Signal darstellt, das überhaupt nicht verständlich ist, und 1 für eine ausgezeichnete Verständlichkeit steht.
Welche Faktoren beeinflussen die Sprachverständlichkeit?
Die Qualität der PA-Anlage
Schalldruckpegel (die Ansage muss laut genug, aber nicht zu laut sein)
Umgebungslärmpegel (Lärm von Menschenmengen oder vorbeifahrendem Verkehr)
Nachhallzeit RT60 (Schall wird von glatten Oberflächen reflektiert; wir brauchen einige Reflexionen, aber nicht zu viele)
Frequenzgang (z. B. zu viel Bass dämpft die Ansage)
Maskierungseffekte (die Ansage wird durch ein anderes, lauteres Geräusch maskiert)
im Raum anwesende Personen
Was ist der Haas-Effekt?
Der Mensch nimmt die Richtung eines Schalls so wahr, als ob er von der Position kommt, von der der erste Schall eintrifft.
Wenn ein Schall von einer zweiten Quelle (z. B. den Delay-Lautsprechern) innerhalb von 5 ms nach der ersten Quelle eintrifft, dann hat diese zweite Quelle ebenfalls einen Einfluss auf die wahrgenommene Richtung des Schalls, und der Zuhörer nimmt den Schall von einer Position wahr, die irgendwo zwischen den Delay-Lautsprechern und der vorderen PA liegt.
Wenn hingegen ein Schall von der zweiten Quelle zwischen 5 ms und 35 ms nach der ersten Quelle eintrifft, dann wird diese zweite Quelle vom Zuhörer als eine einzelne Reflexion des Schalls von der vorderen PA wahrgenommen und hat keinen Einfluss auf die wahrgenommene Richtung des Schalls – der gesamte Schall wird also so wahrgenommen, als ob er aus der Richtung der vorderen PA kommt.
Wenn schließlich ein Schall von der zweiten Quelle mehr als 35 ms nach der ersten Quelle eintrifft, dann wird diese zweite Quelle vom Zuhörer als separate Schallquelle (ein Echo) wahrgenommen, und der Zuhörer nimmt zwei separate Schallrichtungen wahr – von der vorderen PA und von den Delay-Lautsprechern.
Wenn man also den Delay-Lautsprechern eine Verzögerung zwischen 5 ms und 35 ms gibt (in der Regel stellt man sie auf 15 ms ein), kann man den Schallpegel im hinteren Teil des Raumes erhöhen, ohne die Wahrnehmung der Schallrichtung zu verändern.
Dieses etwas bemerkenswerte Phänomen ist als Haas-Effekt bekannt.
Was ist der Klirrfaktor?
„Klirrfaktor“ ist eine wichtige Eigenschaft von Audiokomponenten und wird oft in den Produktspezifikationen für Lautsprecher, Verstärker und andere Audio- und Akustikgeräte angegeben. Leider wird die Terminologie oft falsch verwendet oder wichtige Zusatzinformationen werden weggelassen. In diesem Artikel möchten wir Klarheit über die Konzepte und Messmethoden sowie deren korrekte Anwendung schaffen.
Erstens ist nicht jeder Klirrfaktor schlecht und unerwünscht. Klirrfaktor kann auch bewusst eingesetzt werden, z. B. der legendäre „weiche“ Klang von Röhrenverstärkern. Im Gegensatz zu Transistorverstärkern erzeugen Vakuumröhrenverstärker einen Klirrfaktor, der hauptsächlich aus geradzahligen Harmonischen besteht, die somit eng mit der Grundfrequenz verwandt sind. Dies erzeugt einen Klang, der für das menschliche Ohr sehr angenehm ist.
Wenn es jedoch darum geht, Sprache oder Musik aufzunehmen und so originalgetreu wie möglich wiederzugeben, ist Klirrfaktor immer unerwünscht. Die Klassifizierung und Messung dieser unerwünschten Verzerrungen wird im Folgenden erläutert.
Lineare vs. nichtlineare Verzerrung
Harmonische vs. keine harmonische Verzerrung
Eine lineare Verzerrung ist definiert als eine Änderung der Amplitude oder Phase, ohne dass neue Frequenzen hinzugefügt werden.
Eine nichtlineare Verzerrung tritt auf, wenn neue Frequenzkomponenten erzeugt werden. Nichtlineare Verzerrungen sind das, was üblicherweise mit „Klirrfaktor“ gemeint ist.
Nichtlineare Verzerrungen werden weiter in harmonische oder nicht-harmonische Verzerrungen unterteilt. Bei harmonischen Verzerrungen werden alle ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz berücksichtigt. Dies ist eine klassische Klirrfaktormessung, die als THD (Total Harmonic Distortion) bezeichnet wird. In speziellen Anwendungen wird die Gesamtzahl bestimmter Harmonischer berücksichtigt. Nicht-harmonische Verzerrungen sind solche Frequenzen, die keine Vielfachen der Grundfrequenz sind, wie dies bei IMD (Intermodulationsverzerrung) der Fall ist.
Schnelle, langsame, Impuls-Zeitbewertung – Was bedeuten sie?
Schallpegel werden gemessen, indem die durch den Schall erzeugten Luftdruckänderungen erfasst werden. Diese Schalldruckpegel (SPLs) schwanken bei üblichen Schallquellen wie Musik, Sprache oder Umgebungslärm recht schnell. Das Ablesen des Schallpegels in Echtzeit auf einem Display ist aufgrund dieser schnellen Pegeländerungen schwierig. SPL-Meter dämpfen daher ihre Reaktion auf plötzliche Änderungen und erzeugen eine gleichmäßigere Anzeige. Dieser Vorgang wird als Zeitbewertung bezeichnet.
Die Norm IEC 61672-1 beschreibt zwei verschiedene Zeitbewertungen, schnell (F) und langsam (S). Beide dämpfen die Reaktion des angezeigten Pegels auf eine plötzliche Änderung des Schallpegels. Schnell reagiert schneller als langsam. Wenn beispielsweise in einer ruhigen Umgebung ein lauter, konstanter Ton plötzlich eingeschaltet wird, würde die ‘F’-gewichtete Pegelanzeige etwa 0,6 Sekunden benötigen, um den neuen Pegel zu erreichen, während die ‘S’-gewichtete Pegelanzeige den neuen Pegel erst nach ca. 5 Sekunden erreichen würde. Diese Werte werden durch die Zeitkonstanten für die ‘F’- (t = 125 ms) und die ‘S’-Gewichtung (t = 1 s) angegeben, die in der Norm definiert sind. Wenn der Ton plötzlich ausgeschaltet wird, fällt der angezeigte ‘F’-Pegel mit einer Rate von 34,7 dB/s ab, während der angezeigte ‘S’-Pegel mit einer Rate von 4,3 dB/s abfällt.
Die folgende Skizze zeigt die Reaktion der Fast und Slow Resultatanzeige auf plötzliche Pegeländerungen.#
Der alte, nicht mehr aktuelle Standard IEC 651 beinhaltete zudem noch die Impulse (I) Zeitgewichtung, die für die Analyse von kurzen Impulsen vorgesehen war. Im Gegensatz zur ‘F’ und ‘S’ Gewichtung, reagiert die ‘I’ Anzeige asymmetrisch, d.h. sie steigt bei einem steigenden Pegel sehr schnelle an (t = 35 ms), während sie einem Pegelabfall nur sehr langsam folgt (2.9 dB/s).
Was ist die Schnelle Fourier-Transformation (FFT)?
Die „Schnelle Fourier-Transformation“ (FFT) ist eine wichtige Messmethode in der Wissenschaft der Audio- und Akustikmessung. Sie wandelt ein Signal in einzelne spektrale Komponenten um und liefert dadurch Frequenzinformationen über das Signal. FFTs werden für Fehleranalysen, Qualitätskontrolle und Zustandsüberwachung von Maschinen oder Systemen eingesetzt. Dieser Artikel erklärt, wie eine FFT funktioniert, welche Parameter relevant sind und welche Auswirkungen sie auf das Messergebnis haben.
Streng genommen ist die FFT ein optimierter Algorithmus für die Implementierung der „Diskreten Fourier-Transformation“ (DFT). Ein Signal wird über einen bestimmten Zeitraum abgetastet und in seine Frequenzkomponenten zerlegt. Diese Komponenten sind einzelne sinusförmige Schwingungen bei unterschiedlichen Frequenzen, jede mit ihrer eigenen Amplitude und Phase. Diese Transformation ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Über den gemessenen Zeitraum enthält das Signal 3 unterschiedliche dominante Frequenzen.
Was ist der korrekte Begriff für die Nachhallzeit?
Vielleicht sind Sie auch schon über verschiedene Begriffe gestolpert, die sich auf die Nachhallzeit beziehen. So sind Ihnen möglicherweise die Abkürzungen „RT“, „RT60“, „RT20“ und „RT30“ begegnet – aber welche davon ist die richtige?
Nun, offiziell gesagt ist eigentlich keine davon die richtige. Die korrekte Antwort gibt die Norm ISO3382-1-2009, die die „Dauer, die die raumgemittelte Schallenergiedichte in einem Gehäuse benötigt, um nach dem Ende der Schallquellenemission um 60 dB abzusinken“ als „Nachhallzeit T“ definiert.
Um es kurz zu machen, die richtige Antwort lautet also: T
Leider kann der Buchstabe „T“ allein etwas missverständlich sein, da das Zeichen t oder T auch für andere physikalische Parameter verwendet wird, wie z. B. die Periodendauer einer Schallwelle, die Zeitverzögerung von Live-Sound bei einem Konzert oder die Temperatur. Infolgedessen haben sich eine Reihe von Herstellern akustischer Messgeräte entschieden, anstelle von „T“ lieber „RT“ oder „RT60“ zu verwenden, um weniger missverständlich zu sein.
Dies führt uns jedoch zur nächsten Frage: Was bedeutet „T20“, „T30“, „RT20“ oder „RT30“, was gelegentlich auch zu finden ist? Für diese Antwort benötigen wir weitere Informationen:
In der Praxis ist es oft unmöglich, einen vollständigen 60-dB-Abfall in einem Raum zu messen, da dies eine extrem laute Schallquelle erfordern würde. Daher hat es sich als gängige Methode etabliert, die Zeit zu messen, die ein Schall benötigt, um nur um 20 dB oder 30 dB abzunehmen, und das Ergebnis dann auf 60 dB zu extrapolieren. Dieser Ansatz wird auch in der oben genannten Norm erwähnt, in der es heißt, dass „T20 die Nachhallzeit in Sekunden ist, basierend auf einem 20-dB-Bewertungsbereich“ (und das Gleiche gilt für „T30“).
Was ist ein Schallpegelmesser?
Ein Schallpegelmesser wird für akustische Messungen verwendet. Das Wort „akustisch“ bedeutet „Schall, der sich durch die Luft bewegt“. Dies steht im Gegensatz zu dem Wort „Audio“, einem Begriff, der ebenfalls häufig im Bereich der Schallmessung verwendet wird. „Audio“ bezieht sich auf Schall, der elektronisch durch Kabel und Audiokomponenten übertragen wird. Nachdem dies gesagt wurde, kommen wir zurück zu akustischen Messungen.
Ein Schallpegelmesser benötigt ein Mikrofon, um die durch die Schallquelle erzeugten Luftdruckänderungen zu messen. Je besser die Qualität des Mikrofons, desto genauer sind die Messungen. Solche Messmikrofone werden in die Klassen 1 oder 2 eingeteilt. Für viele Anwendungen ist ein Mikrofon der Klasse 2, das etwas weniger genau und weniger teuer als ein Mikrofon der Klasse 1 ist, mehr als ausreichend. Mikrofone der Klasse 1 sind in der Regel nur erforderlich, wenn dies gesetzlich vorgeschrieben ist. Unabhängig davon, welches Mikrofon Sie verwenden, ist es für die Genauigkeit wichtig, dass das Mikrofon korrekt kalibriert ist.
Was sind LAeq und LAFmax?
LAeq und LAFmax sind einige der vielen Indikatoren, die zur Beschreibung von Schall- und Lärmpegelwerten verwendet werden.
Bei Indikatoren ist der erste Buchstabe immer ein „L“. Dies steht einfach für „Pegel“, wie im Schalldruckpegel (akustisch), gemessen mit einem Mikrofon, oder im Signalpegel (Audio), gemessen am Ausgang einer Audiokomponente, wie z. B. einem Mischpult.
Das Wort „akustisch“ wird in diesem Artikel verwendet, um sich auf Schall zu beziehen, der sich durch die Luft bewegt. Das Wort „Audio“ wird verwendet, um sich auf Schall zu beziehen, der sich elektronisch durch Kabel und Audiokomponenten bewegt.
Bei Indikatoren ist der zweite Buchstabe üblicherweise „A“, „C“ oder „Z“. Dies wird als „Frequenzbewertung“ bezeichnet und gibt an, dass einigen Frequenzen innerhalb des Audiospektrums in bestimmten Fällen eine Gewichtung gegeben wird. d. h. der Pegel dieser Frequenzen wird bei der Messung reduziert oder erhöht.
Der Grund für diese Reduzierungen bei niedrigeren und höheren Frequenzen hat mit unserem Hörvermögen zu tun. Menschen können mittlere Frequenzen besser hören als hohe oder niedrige Frequenzen. Die folgenden drei Klangbeispiele demonstrieren dies. Jedes dieser Beispiele wird mit dem gleichen Pegel aufgenommen. Wenn Sie sie jedoch abspielen, werden Sie möglicherweise feststellen, dass die niedrigen (125 Hz) und die hohen (10 kHz) leiser sind. Ältere Menschen können das 10-kHz-Signal möglicherweise nicht einmal hören; mit zunehmendem Alter verlieren Menschen ihre Fähigkeit, hohe Frequenzen zu hören.
Der dritte Buchstabe ist oft „F“, „S“ oder „I“. Dies wird als „Zeitbewertung“ bezeichnet. F = Schnell, S = Langsam, I = Impuls. Historisch gesehen wurde die Zeitbewertung angewendet, damit die gemessenen Pegel auf einem Schallpegelmesser leichter abgelesen werden konnten. Die Zeitbewertung dämpft plötzliche Pegeländerungen und erzeugt so eine gleichmäßigere Anzeige.
Dies ist einfach der Maximalwert, der über einen bestimmten Zeitraum gemessen wird. In ähnlicher Weise gibt uns „min“ den Minimalwert.
Der äquivalente („eq“) Schallpegel entspricht der durchschnittlichen empfangenen Schallenergie über die Zeit und ist auf einer Anzeige leichter abzulesen als der momentane Schallpegel.
Wie man den Schallpegel in Volt berechnet
Pegel [mV] = Empfindlichkeit [mV/Pa] * 10^((Schallpegel [dBSPL] – 94 dBSPL)/20)
Schallpegel [dBSPL] = 20 * log (Pegel [mV] / Empfindlichkeit [mV/Pa]) + 94 dBSPL
Last changed2 days ago
