Lautstärke

Lautstärke ist leider ein sehr ungenauer Begriff. Sie hängt von der Schalldruckamplitude, der Frequenz und der Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs ab.
Sie ist subjektiv und wird unterschiedlich empfunden, z. B. je nach Alter oder Gesundheitszustand des Gehörs. Deshalb existieren auch verschiedene Skalen zur Darstellung der Lautstärke.

Schalldruck

Ausgangspunkt ist der Schalldruck. Dieser besagt, wie weit eine Schallwelle den atmosphärischen Umgebungsdruck an einem bestimmten Punkt (minim) ändert, und wird, wie in der Wetterkunde, in Pascal (Pa) gemessen. Anders gesagt ist der Schalldruck also die lokale Druckänderung vom Mittelwert des Atmosphärendrucks, verursacht durch eine Schallwelle. Er hat einen sehr großen Wertebereich. Von der Hörschwelle bis zur Schmerzgrenze sind das 0,00002 Pa bis 20 Pa, bei einer Frequenz von 1000 Hz.
(zum Vergleich: der atmosphärische Normaldruck ist etwa 101325 Pa).

Schallpegel, Dezibel-Skala

Um diesen gewaltigen Wertebereich besser darstellen zu können, wurde der Schallpegel (oder Schalldruckpegel) eingeführt, mit der Maßeinheit Dezibel (dB). Der Nullpunkt der Dezibel-Skala wurde auf die Hörschwelle für einen 1000 Hertzton gesetzt (das ist ein Wert von 0.00002 Pa).

Die Umrechnungsformel lautet:

Schallpegel = 20·log₁₀(p ⁄ p₀)
wobei p der Normalluftdruck ist, und p₀ der Schalldruck bei der Hörschwelle. Die Schmerzgrenze liegt dann bei etwa 120 Dezibel. In der Musik haben wir es also mit einem Bereich von 0 bis 120 dB zu tun. Eine Erhöhung um 10 dB entspricht etwa einer Verdoppelung der empfundene Lautstärke.
2 gleiche Instrumente tönen also nur unwesentlich lauter als eines. Es braucht etwa 10 gleiche Instrumente, um die doppelte empfundene Lautstärke zu erreichen.

Duchschnittliche dB-Werte für einige Instrumente:

Hörschwelle	0 dB
Gespräch	60
Akust. Gitarre	70
Klavier	80
Trompete	90
Schlagzeug	100

Abnahme mit der Entfernung: Im freien Raum sinkt der Schallpegel bei einer Verdoppelung des Abstandes um 6 dB. Dazu kommt die Luftdämpfung, die stark von der Frequenz und auch etwas von Temperatur und Feuchtigkeit abhängt. Ab Frequenzen über 6000 Hz und größeren Abständen ist die Luftdämpfung sogar wichtiger als die Distanz. (Vgl. Donnergrollen oder entferntes Openair). Im Innern eines Raumes sind vor allem Reflektionen und Wandmaterial entscheidend.

Hörbare Unterschiede

Wie genau können wir Lautstärken-Unterschiede hören?
Obwohl das von verschiedenen Umständen abhängt, kann man sagen, das 3 dB Unterschied von den meisten Leuten wahrgenommen wird, hingegen 1 dB kaum.
Unten hörst du eine Serie von 10 gleichen Tönen, die sich jeweils um 3 dB nach unten oder oben verändern. Hörst du es?

+- 3 dB	Höre Lautstärkenunterschiede
+- 1 dB	Höre Lautstärkenunterschiede
Lösung	0	-	+	+	+	-	-	-	-	+

Phon-Skala

Die Messung der Lautstärke in Dezibel hat den Nachteil, dass sie frequenzabhängig ist. Ein Basston von 80 dB wirkt viel leiser als ein Klarinetten-Ton von 80 dB. Am lautesten wirken Töne im Bereich von 3000 Hz. Je tiefer, desto leiser wirken sie, aber auch oberhalb von 4000 Hz. werden sie wieder leiser empfunden.

Deshalb wurde die Phon-Skala erfunden, die diesen Umstand ausgleicht. Als Referenzton wurde ein Ton von 1000 Hz. ausgewählt, also ein mittlerer Ton. Dort wird die Phon-Skala per Definition gleich gesetzt wie die Dezibel-Skala. In den übrigen Bereichen wurde durch Befragung von vielen Versuchspersonen ermittelt, wann sie Töne im Vergleich mit den Referenztönen als gleich laut empfinden. Obwohl dieses Vorgehen eher unwissenschaftlich scheint,– was heisst schon doppelt so laut? – , lieferte es doch brauchbare Ergebnisse.
Unten siehst du ein Diagramm mit Linien gleicher Lautstärke-Empfindung (aus Wikipedia).

Im Diagramm ist die schwarze Linie die durchschnittliche Hörschwelle. Die horizontale Achse ist in Kilohertz angegeben, logarithmisch. Bei 3 - 4 Kilohertz ist das Ohr am empfindlichsten.

Sone-Skala, Lautheit

Mit der phon-Skala kann man zwar Töne von verschiedenen Frequenzen vergleichen, aber sie ist nicht linear, d.h. ein doppelt so großer phon-Wert hat nicht die doppelte empfundene Lautstärke. Deshalb wurde zusätzlich die sone-Skala eingeführt, auch "Lautheit" benannt, auch wenn man das in der Musik-Praxis nicht so oft braucht,
1 sone wird festgelegt als ein Klang, der gleichlaut empfunden wird wie ein Sinuston von 40 phon bei 1000 Hz. Die übrigen Werte werden so angepasst, dass z. Bsp. 2 sone die doppelte subjektive Lautstärke ergibt, und 0.5 sone die halbe usw. Somit ist die son-Skala proportional zum Logarithmus der phon-Skala (zumindest für klänge über 40 phon)

Daneben existieren noch die sogenannt bewerteten Dezibelskalen, Sie wurden entwickelt um die Dezibelskala mehr den empfundenen Werten anzugleichen. Sie werden mit dB(A) und dB(B) etc. bezeichnet. mehr Infos auf:
www.laermorama.ch und
sengpielaudio.com