Analyseobjekt und -vorlage Lautstärke (Option Akustik)

07.02.2018
 Analyseobjekt und -vorlage Lautstärke (Option Akustik)

Analyseobjekt und -vorlage Lautstärke (Option Akustik)

<< Klicken, um Inhaltsverzeichnis anzuzeigen >>

 

Analyseobjekt und -vorlage Lautstärke (Option Akustik)

Mit diesem Analyseobjekt können Sie die Lautstärke eines stationären Schallsignals berechnen.

Die Laustärke stellt der physikalisch messbaren Stärke des Schalls (Schalldruck) die vom Menschen wahrgenommene Lautheit als Lautheitsempfinden gegenüber.

Das Analyseobjekt kann ein Zeitsignal, dessen Y-Komponente die Mikrophonausgangsspannungen (Schalldruckwerte) und dessen X-Komponente die Abtastzeitpunkte enthält, verarbeiten.

Kalibrierung

Um aus den aufgenommen Mikrophonausgangsspannungen auf die Lautstärke schließen zu können, muss die Mikrophonempfindlichkeit und die Verstärkung der gesamten Signalkette berücksichtigt werden. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass mit einem Kalibrator am Mikrophon ein definierter Schalldruckpegel erzeugt wird. Mit diesem Analyseobjekt werden folgende Arbeitsweisen unterstützt:

Wenn Sie die Kalibrierung anhand einer Kalibriermessung bestimmen möchten, wählen Sie Kalibrierung aus Datensatz beziehen und geben Sie dann diese Kalibriermessung als Kalibrierdatensatz und den Pegel des Kalibrators (Kalibrierpegel) an. Der Pegel muss für mindestens 4 Sekunden konstant bleiben, damit der Kalibrierwert ermittelt werden kann.

Wenn Sie nicht jedes Mal den Kalibrierwert berechnen lassen wollen, drücken Sie den Button Kalibrieren. Der Kalibrierwert wird dann aus dem angegebenen Datensatz und dem angegebenen Kalibrierpegel ermittelt, im Feld Kalibrierwert eingetragen und der Kalibriermodus springt auf fest (in dB) um.

Sie kennen den für Ihr Mikrophon nötigen Kalibrierwert in dB schon. Wählen Sie Kalibrierung fest (in dB)  und geben den Kalibrierwert direkt in dB an. Ein Kalibrierwert von 0 dB entspricht einer Mikrophonempfindlichkeit von 50 mV/Pa.

Sie kennen die Mikrophonempfindlichkeit in mV/Pa aus dem Kalibrierzeugnis. Wählen Sie Kalibrierung fest (in mV/Pa)  und geben die Mikrophonempfindlichkeit direkt in mV/Pa an.

Für weitere Details, siehe Kalibration in der Akustik.

Algorithmus

Für die Berechnung der Lautheit stehen zwei Algorithmen zur Auswahl:

Das Verfahren nach Stevens wird meist angewendet, wenn Oktavfilter als Spektralanalysatoren benutzt werden, während für das Verfahren nach Zwicker als Näherung für die Frequenzgruppen Terzfilter benutzt werden. Während das Verfahren nach Stevens die gegenseitige Beeinflussung der Teillautheiten mit Hilfe einer Formel und mit Hilfsdiagrammen zu bestimmen versucht, wird beim Verfahren nach Zwicker mit mehreren Schablonen gearbeitet, die für bestimmte Terzpegelbereiche bzw. die Schallfeldformen eben oder diffus gelten. In diese Schablonen werden die gemessenen Terzpegel eingetragen und graphisch unter Anwendung des Grundsatzes weiterverarbeitet, dass Teilflächen Teillautheiten und die Gesamtfläche der Gesamtlautheit entsprechen. Die angewandten Algorithmen übernehmen die graphische Auswertung. Der Algorithmus für das Verfahren nach Zwicker beruht auf einem BASIC-Programm, das in der Norm DIN 45631 beschrieben wird.

Vor der eigentlichen Lautheitsberechnung wird eine Oktav- bzw. eine Terzanalyse mit Hilfe von Digitalfiltern im Zeitbereich durchgeführt. Der Vorteil der Berechnung über Filter im Zeitbereich gegenüber der Berechnung über eine FFT (Fast Fourier Transformation) liegt in der sehr viel höheren Genauigkeit bei tiefen Frequenzen. Für das Verfahren nach Stevens werden 9 gemittelte Oktavpegel im Frequenzbereich von 25 - 8000 Hz berechnet.  Für das Verfahren nach Zwicker werden 28 gemittelte Terzpegel im Frequenzbereich von 25 - 12500 Hz ermittelt. Dabei findet keine Frequenzbewertung statt.

Klangfeld

Das Ergebnis ist abhängig vom jeweiligen Klangfeld des Schallsignals. Es kann angegeben werden, ob das Schallsignal in einem Direktfeld (Freifeld) oder einem Diffusfeld (Raumfeld) gemessen wurde. Das Verfahren nach Stevens unterstützt ausschließlich diffuse Klangfelder.

Ergebnis

Das Ergebnis kann in verschiedenen Formen ausgegeben werden:

Lautheit über Zeit. Es wird ein Signal ausgegeben. Die Y-Komponente enthält die Lautheitswerte (in Sone). Die X-Komponente enthält die Zeitachse.

Lautheit. Es wird ein  Einzelwert ausgegeben. Die Einheit ist sone.

Lautstärkepegel.  Es wird ein  Einzelwert ausgegeben. Der Lautstärkepegel wird anhand einer Umrechnungsformel aus der Lautheit ermittelt. Die Einheit ist phon.

Die Lautheit macht eine direkte Aussage darüber, wie laut ein Mensch den Schall empfindet. Ein doppelt so laut empfundener Schall erhält den doppelten Lautheitswert, ein halb so laut empfundener Schall den halben Lautheitswert. FlexPro unterstützt zwei Verfahren zur Berechnung der Lautheit von stationären Schallsignalen, das Verfahren nach Stevens (ISO 532A) und das Verfahren nach Zwicker (ISO 532B). Der Lautstärkepegel ist ein Vergleichsmaß. Er beschreibt, welchen Schalldruckpegel ein Sinuston mit einer Frequenz von 1000 Hz haben müsste, damit dieser genauso laut empfunden wird wie der betrachtete Schall. Bei dieser Frequenz stimmen Schalldruckpegel (dB SPL) und Lautstärkepegel (phon) überein. Ein Schall mit dem Lautstärkepegel von 40 phon entspricht der Lautheit 1 sone. Bei der Lautheit über der Zeit werden zuerst die Schallpegel/Zeitverläufe ermittelt. Die Y-Komponente enthält die Pegel in den jeweiligen Frequenzbändern über der Zeit. Die X-Komponente enthält die Bandmittenfrequenzen. Die Z-Komponente enthält die Zeitachse. Bitte beachten Sie, dass die Einschwingzeit vom gefilterten Eingangssignal abgeschnitten wird. Anschließend wird für jeden Zeitpunkt die Lautheit ermittelt.

Eingehaltene Normen

Norm

Kurzbeschreibung

ISO 532

Acoustics - Method for calculating loudness level.

DIN 45 631

Berechnung des Lautstärkepegels und der Lautheit aus dem Geräuschspektrum; Verfahren nach E. Zwicker.

Verwendete FPScript-Funktionen

AcousticCalibration

Loudness

SoundLevel

TimeDomainOctaveAnalysis

Siehe auch

Option Akustik

Analyseobjekte

Kalibration in der Akustik

Share article or send as email:

You might be interested in these articles