Erklärung - Pegel-, Dezibel- und Leistungsangaben


Kurz & knapp - Lautstärke, Schalldruckpegel, Pegelverlust:

 +6dB bis +10dB entspricht knapp dem doppelten empfundenen Lautstärkepegel, je nach Empfinden und Ton/Klang. 
+12dB bis +20dB entspricht dann also grob der vierfachen bis 8-fachen Lautstärke.
+6dB entspricht elektrisch dem doppelten Pegel, +12dB dem 4-fachen.
Um +3dB zu erhalten, benötigt man die doppelte Leistung, für 10dB Zuwachs somit knapp die 10-fache Leistung.
 Eine Verdopplung der Lautsprecher bewirkt zwecks doppelter Membranfläche +3dB und +3dB zwecks doppelter Leistung/Belastbarkeit, maximal also +6dB 
  Eine erhöhung des Schalldruckpegels erhalten wir nur im Bereich des Abstands kleiner einer Wellenlänge.
Pro Entfernungsverdopplung -6dB, gerechnet im Fernfeld, im Nahfeld -3dB pro Entfernungsverdopplung.
  (verschiedene Konstruktionen, Anordnungen usw. können das Nahfeld erweitern! Wie größere Line-Arrays, oder Wellenformer) 

In Deutschland gilt ein Pegel von maximal 99dB Leq an der Lautesten Stelle, an welche ein Zuhörer offiziell gelangen kann.
  Z.B. der Anfang von Floor/Bühne etc. Genaueres Hier. Allerdings A bewertet, also L(A)eq (Wichtig!) Link
Pro Raumwinkel erhält man +6dB Schalldruckpegel, bzw. +3dB Schallleistung (ca. <300Hz, je nach Schallwandgröße & Abstand)
  Das heißt bei Bodenaufstellung erhalten wir +6dB im Bassbereich, an die Wand gerückt +12dB,
  in die Ecke gerückt +18dB. (Vollraum, Halbraum, Viertelraum, Achtelraum usw.)
Vorsicht bei der Aufstellung, bzw. Abständen zu den Wänden zwecks Kammfilter-Effekten,
also immer so nahe dran wie möglich! (grobe Fausregel: <1,5m oder über 4m)
Je nach Raumgröße, bekommen wird unterhalb Frequenz x (Sobald die Wellenlänge größer als der Raum ist) einen sogenannten
Druckkammereffekt (hier gibt es auch keine Rasonanzen mehr), wir alle kennen diesen Effekt vor allem aus dem Auto.



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Bei Spannung gilt: Pegel in dB: L = 20 · log (Spannungsverhältnis)

Pegel +6 dB = doppelte Spannung
Pegel +12 dB = vierfache Spannung
Pegel +20 dB = zehnfache Spannung
Pegel +40 dB = hundertfache Spannung
Höchst selten interessiert in der Tonstudiotechnik wirklich die Leistung.
Vergiss daher die Frage nach Leistungsverstärkung!

Bei Leistung gilt: Pegel in dB: L = 10 · log (Leistungsverhältnis)

Pegel +3 dB = doppelte Leistung
Pegel +6 dB = vierfache Leistung
Pegel +10 dB = zehnfache Leistung
Pegel +20 dB = hundertfache Leistung

Elektrische Leistung P = P0 * 10 (LP/10)W
Elektrischer Leistungspegel LP = 10 log10 (P/P0)dB

1W = 0dB
2W = 3.0102999566398116 dB
4W = 6.020599913279623 dB
8W = 9.030899869919434 db
16W = 12.041199826559247 dB
32W = 15.051499783199057 dB
64W = 18.061799739838868 dB
128W = 21.072099696478677 dB
256W = 24.082399653118493 dB
512W = 27.092699609758302 dB
1024W = 30.102999566398115 dB

10W = 10dB
100W = 20dB
1000W = 30dB
10.000W = 40dB

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Schalldruck, Wirkungsgrad & Schalldruckpegel:

Oft werden einige Begrifflichkeiten durcheinander geworfen, somit hier kurz und bündig einige Erläuterungen:

Kennschalldruckpegel ist der mittlere Schalldruckpegel über einen breiten Frequenzbereich unter konstanter Spannung und definiertem Abstand,
  oft in 1W/1m, bzw. V/m. Wird teilweise auch Empfindlichkeit oder Effizienz (Nicht eindeutig) genannt. Einheitenzeichen: dB (Dezibel)
Schalldruckpegel (SPL = SoundPressureLevel) wird in dB ausgedrückt und beschreibt die Größe eines Schallereignisses.
  Wird teilweise auch Schallpegel (nicht eindeutig!) oder einfach nur Pegel genannt. Einheitenzeichen: dB (Dezibel)
Schalldruck, bzw. Schallwechseldruck ist eine Schallfeldgröße und beschreibt die Druckschwankungen in (z.B.) der Luft
  durch die Ausbreitung des Schalls, Einheitenzeichen: Pascal (Pa)
(Akustischer) Wirkungsgrad wird oft mit dem Kennschalldruckpegel verwechselt. Er ist eine dimensionslose Größe und beschreibt
  das Verhältnis der Nutzleistung zur zugeführten Leistung, kann aber in % oder auch Kennschalldruckpegel umgerechnet werden.
  Formelzeichen: Eta. Einheitenzeichen: "Nichts" oder Prozent.
  Ein Wirkungsgrad von 0,01, bzw. 1% entspricht einem Kennschalldruckpegel von 92dB.
Schallpegel ist eine umgangssprachlich verkürzte Bezeichnung für den Pegel einer akustischen Größe,
  kann den Schalldruckpegel, Schallleistungspegel oder Schallintensitätspegel beschreiben.

 

Nomineller Schalldruck-Pegel der Box?!

Schaut in den Datenblättern genau nach wie und wo gemessen wurde.
Einige Hersteller bewerten ihre Box gemessen am höchsten Punkt.
  Beispiel: Verlauf im Durchschnitt 97dB, oberhalb 8kHz steigt der Frequenzgang aber nur schmalbanding auf 102dB an,
  dennoch wird die Box im Datenblatt mit 102dB angegeben.
Gerade bei Bässen ist es unsinnig den Pegel oberhalb des Einsatzbereichs (typisch 40-120Hz) anzugeben.
Andere nehmen einen Mittelwert. Durchschnitt wäre zB. 97dB, der tiefste Punkt kieget bei 95dB, der Höchste bei 103dB
  (welche Box ist schon absolut linear?), der Mittelwert davon ist dann laut Hersteller 99dB, also wieder 2dB zu viel.
Am besten schaut man sich die Messungen an und liest sich den Durchschnittspegel eigenständig ab.
Oft sieht man auch, dass der der Pegel bei 2,83V angegeben wird, was allerdings nur bei 8 Ohm einem Watt entspricht,
  bei 4 Ohm müsste für 1W mit 2V gemessen werden, dennoch werden einige 4-Ohm Boxen mit dem Pegel bei 2,83V angegeben
  (z.B. 95dB 2,83V/1m), was somit schon der doppelten zugeführten Leistung entspricht! 
  Was nicht falsch ist, aber schnell falsch interpretiert oder überlesen werden kann.
  Auch Daten mit anderen Entfernungsangaben hat man schon gesehen (95dB/0,5m), was aber glücklicherweise sehr selten ist.

Üblicherweise wird der Kennschalldruckpegel bei einem Watt Leistung in einem Meter Entfernung angegeben.
Also "1W/1m", oder eben "2,83V/1m", bzw. sollte bei Lezterem die Impedanz mit dabei stehen,
z.B. 2V/1m/4 Ohm.

Durchschnittspegel

Ähnlich schaut es bei Bässen, oder auch im Bassbereich von Fullrangeboxen aus, hier muss 
tunlichst darauf geachtet werden, ob im Vollraum (4pi Fullspace) oder im Halbraum (2pi Halfspace) gemessen, bzw. die Daten angegeben wurden.
Im Halfspace weist der Bassbereich ganze 6dB mehr Pegel auf!
(Halfspace entspricht Bodenaufstellung)

Kein Einzellall ist, dass Topteile mit Halfspace im Pegel angegeben wurden, dann
allerdings auf die ganze Box fälschlicherweise 6dB drauf gerechnet wurden, was natürlich nicht korrekt ist, 
da sich der Raumwinkel nur auf den Bassbereich auswirkt, welcher bis grob 300-400 Hz reicht,
darüber arbeitet ein Topteil sowieso schon im Halbraum (von Schallwandgröße abhängig).

Diese Angabe wirkt sich natürlich auch auf die Angaben der unteren Grenzfrequenzen aus,
somit spielt ein Bass oder Fullrangetop im Halbraum "weiter runter" als im Vollraum.
(Je nachdem wie man Daten und Durchschnittswerte ermittelt)
Halbraum Vollraum

Maximal-Pegel der Box:

Finde ich persönlich doch recht unnötig, doch leider wird alleinig hierauf (gerade Einsteiger) zu oft geschaut! 
Hier gibt es große Differenzen, denn der Maximale Schalldruckpegel kann unterschiedlich ermittelt oder angegeben werden: 
 -> Ich persönlich ermittle den Pegel bei 1W/1m und rechne ihn auf die rms Belastbarkeit hoch, das kommt schon recht nahe an den Max Pegel ran,
   nur noch z.B. Power-Compression abziehen (müsste aber genau gemessen werden) 
 -> Oft wird der Spitzenwert der Box (höchste Stelle im Verlauf bei 1W, siehe oben) samt der Maximalbelastbarkeit der Chassis genutzt
   und einfach hochgerechnet, was locker mindestens 3dB mehr auf dem Datenblatt ergibt. 
 -> Oder es wird sogar auf die Peak Leistung hochgerechnet, also was die Box theoretisch nur einige ms im kalten Zustand aushalten würde,
   dies ergibt dann mindestens 6dB mehr im Datenblatt.
   (Gibt es zusätzlich noch Programm- oder Continuous-Belastbarkeit, entspricht der Max-Pegel idR. sogar 9dB mehr am Datenblatt!)

Beispiel:
Eine Box mit folgenden Daten:
94dB (1 W/1 m)
4 Ohm
200w rms, 400W max und 800W peak.
 
Ergibt theoretisch einen Maximal-Pegel von 117dB (Pegel bei rms-Last)
Spitzen-Pegel von 120dB (max. Leistung) 
Peak-Pegel von 123dB. (Absolutes Maximum für ein paar ms)

Nun wird die 4 Ohm Box aber mit 2,83V/1m anstatt 1W/1m angegeben und schon werden aus den 94dB gute 97dB, da 2,83V eben 2W bei einer 4 Ohm Kiste entsprechen. 

Den Durchschnittspegel geben wir auch nicht an, stattdessen aber den Peak-Wert mit 102dB (1W), so wird dann aus der 94dB Kiste ruckzuck eine 105dB Box!

Hochgerechnet auf die Peak-Leistung mit Peak-Werten, ergibt das folgende Daten: 
Pegel: 105dB 2,83V/1m (oder 102dB 1W/1m) 
Max Pegel: 131dB (idR. sogar 134dB bei Peak-Leistung)

Und fertig ist das wundervolle Datenblatt mit 10dB höheren Werten, ohne dass irgendwas erfunden oder gemogelt wurde!

Auf "PMPO" und Co. gehen wir nicht ein, da diese komplett rein
erfundene Werte darstellen oder sich irgendwo im ns Bereich aufhalten, also extrem praxisfern.


Anmerkung zu Verzerrungen & Max-SPL: 

Teilweise wird der Maximal-Pegel auch über die Verzerrungen ermittelt, diese machen zB. einige Zeitschriften. 
Der Max-Pegel wird hier z.B. bei 10% THD angegeben 

Was ich persönlich unsinnig finde, da THD auch K2, K3, K4... mit einschließt.
Der eigentlich nicht störende K2 von Lautsprechern, vor allem Hochtönern, ist oft recht hoch,
die störenden K3 Verzerrungen wiederum niedrig. 
Also wird nun ein hoher THD ermittelt, was einen niedrigen Maximalpegel zur Folge hat,
obwohl die Box noch lange "nicht" verzerrt, bzw. noch einiges an Pegelreserve aufweist.

Fast korrekt wäre, wenn die Box einige Zeit ihre rms Leistung bekommen würde, so lange bis sie recht warm wird,
die Power-Compression also gut einsetzt und dann den Pegel gemessen. 
Dies ist aber recht umständlich und auch nicht 100% praxistauglich, da unsere Musik ja bekanntlich dynamisch ist (hoher Crestfaktor),
so haben wir in der Praxis nämlich im Regelfall sogar weniger Wärmeentwicklung.

Kurzum, es gibt recht viele Möglichkeiten den maximalen Schalldruckpegel zu ermitteln, zu errechnen oder zu messen,
aber wenig davon ist meiner Meinung nach so richtig aussagekräftig in der Praxis.


W
er das nun alles gelesen und verstanden hat, wird auch verstehen warum und wie ich den den maximalen Pegel
(und auch andere, wie den 1W/1m-Pegel) bei Lautsprechern angebe. 
Also doch recht ehrlich, ohne geschönte Werte. PC, Crest usw. kann man sich Pi*Daumen noch selbst abziehen.
(was mir natürlich schon einige Fragen beschert hat, warum Box XY denn "nur" 96dB macht,
die von yxz liefere doch 104dB, sei dabei genau so groß und könnte dazu noch richtig Bass... usw.)

Die Power-Compression kann zwischen 1dB bis auch über 6dB schwanken, je nach Musikmaterial, 
Einsatz des Chassis (Sub, Low, Mid, High) und dessen Qualität.
Ganz grob könnte man bei Topteilen der Mittelklasse um die -3 bis -4dB bei Vollgas anpeilen.

 

Wie laut denn nun?

Wenn ich im Wohnzimmer doch wirklich laut höre, habe ich an Hörposition knapp 90dB(A), das ist doch schon recht viel,
  da ich mein Gegenüber schon fast anschreien muss.
Schauen wir uns obige Rechnungen an, können wir errechnen, dass meine Box saubere 102dB leisten muss,
  damit ich in 4m Hörabstand meine 90dB "genießen" kann.
  (Mit A Bewertung muss/kann/darf der Bass natürlich einiges lauter sein. Siehe hierzu obige Links).
Auf einer Veranstaltung dürfen wir "nur" 99dBA, also was machen?
  Die Box muss einige Meter nach hinten versetzt werden, also von den Leuten weg damit der
  Pegelabfall über die Entfernung geringer ausfällt/sich erweitert.
  Zudem sollten die Boxen so hoch wie möglich aufgehängt werden, was natürlich der gleichmäßigeren Beschallung,
  somit auch dem Verständnis und Klang sehr zugute kommt.
  Dafür muss die Box aber lauter können, da sie eben weiter von den Zuhörern weg steht.

Alternative (oder auch zusätzlich) wäre dann noch das Line-Array, Delay-Line(s), intelligente Aufstellung von eng abstrahlenden Tops etc.

Wieder ein Beispiel:
Unsere Box hängt in 3 Meter Höhe und ist knapp 3 Meter vom ersten Zuhörer weg, natürlich angewinkelt/genau ausgerichtet, wie sich das gehört.
Somit ist die Entfernung knapp 4 Meter bis zum ersten Zuhörer, um diesem jetzt mit 99dB zu belästigen, muss unsere Box einen Pegel von 111dB auf 1 Meter erbringen
Die Leute in 8 Meter Entfernung (also 4m hinter Tanzflächenanfang) bekommen dann nur noch 93dB.

Würden unsere Boxen schon ab den ersten Zuhörern, also ganz vorne neben der Bühne stehen, bräuchte sie nur 1-2 Watt um ihre erlaubten 99dB zu leisten.
Die Zuhörer in 4 Meter Entfernung (von Anfang Tanzfläche/BühnenAnfang), bekämen aber nur noch 87dB anstatt 93dB!

Kurzum, die Boxen gehören immer so hoch bzw. weit weg vom ersten Zuhörer wie möglich, muss dafür aber auch mehr Pegel liefern können.

 



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