Dezibel und phon

Schalldruckpegel und empfundene Lautstärke im Isophonen-Diagramm vergleichen: Töne ziehen, Pegel ändern, phon und sone ablesen.

Erklärung Aufgaben

Kurven gleicher Lautstärke (Isophonen nach ISO 226)

Töne ziehen; ein Klick auf eine freie Stelle setzt den ausgewählten Ton dorthin. Gepunktete Kurvenabschnitte liegen außerhalb des Normbereichs.

Gehörter EQ bei anderem Abhörpegel gehörte Änderung Ausgleichs-EQ

Abgestimmt bei Abgehört bei

beim ausgewählten Ton
gehörte Änderung
Ausgleichs-EQ

Eine Mischung, die bei Referenz 1 ausgewogen klingt, wird um die Differenz leiser oder lauter abgespielt. Die gefüllte Kurve zeigt, um wie viel phon jede Frequenz dann gegenüber 1 kHz leiser oder lauter wirkt; die gestrichelte Kurve den EQ, der den Klang von Referenz 1 wiederherstellt.

Lautheit: phon → sone

Ton	Frequenz	dB SPL	phon	sone	dB(A)
1
2
3

Gleich laut wie 1 kHz mit
Gesamtpegel (energetisch)
Gesamtpegel A-bewertet
Gesamtpegel C-bewertet

* außerhalb des Normbereichs von ISO 226 (20–90 phon, über 4 kHz bis 80 phon), extrapoliert. Die Gesamtpegel sind Summen der Schallleistung; Lautheiten mehrerer Töne lassen sich so nicht addieren.

Geschwindigkeit

Gleiten mit

gleichem dB SPL gleichen phon

Töne

Anzahl

1 2 3

Ausgewählt (Play, Klick)

Ton 1 Ton 2 Ton 3

Frequenz Schalldruckpegel

Abhören Lautstärkeregler (alle Töne)

Bewertungskurve einblenden

aus A C

Voreinstellungen

Tastatur: Leertaste = Start/Pause, F = Präsentationsmodus, M = Ton an/aus

Was passiert hier?

Gleicher Pegel, ungleich laut

Spiel über dieselbe Anlage einen tiefen Basston und einen hellen Pfeifton mit exakt gleichem Schalldruckpegel: Der Pegelmesser zeigt beide Male dasselbe, du aber hörst einen präsenten Pfeifton und einen dünnen, leisen Basston. Das Ohr ist kein Messgerät mit flachem Frequenzgang.

Der Schalldruckpegel L ist eine physikalische Größe: L = 20 · log₁₀(p / p₀) mit dem Schalldruck p (Effektivwert in Pa) und dem Bezugsschalldruck p₀ = 20 µPa, ungefähr der Hörschwelle bei 1 kHz. 1 Pa ergibt 20 · log₁₀(50 000) ≈ 94 dB SPL – der Pegel des Kalibriertons im Einstellungsmenü (Zahnrad). Wie laut wir einen Ton empfinden, sagt diese Zahl nur bei einer festen Frequenz verlässlich.

Probier es aus: Wähle „3 Töne mit gleichem Schalldruck“. Alle drei Töne haben 70 dB SPL. Laut Tabelle hat der 1-kHz-Ton 70 phon und 8 sone, der 8-kHz-Ton etwa 58 phon und 3,6 sone, der 63-Hz-Ton nur etwa 35 phon und 0,73 sone – er klingt rund elfmal leiser. Hör es dir an: Schalte den Ton ein und stelle „Anzahl“ von 1 auf 2 – der 63-Hz-Ton kommt hinzu, fällt aber kaum auf.

Phon: gleich laut wie 1 kHz

Als Maßstab dient der 1-kHz-Ton: Ein Ton hat den Lautstärkepegel L phon, wenn er genauso laut empfunden wird wie ein 1-kHz-Ton mit L dB SPL. Bei 1 kHz sind phon und dB SPL also per Definition gleich. Ermittelt wird das in Hörversuchen mit Sinustönen, frontal im freien Schallfeld, mit jungen normalhörenden Personen. Die Kurven sind Mittelwerte; einzelne Menschen weichen deutlich ab.

Alle gleich lauten Töne zusammen ergeben eine Isophone (Kurve gleicher Lautstärke). Im Diagramm „Kurven gleicher Lautstärke“ sind sie von 10 bis 90 phon grau eingezeichnet. Die Isophone durch den ausgewählten Ton ist dick in seiner Farbe hervorgehoben, ein Ring auf der 1-kHz-Linie markiert den gleich lauten Bezugston – denselben Wert nennt „Gleich laut wie 1 kHz mit“.

Probier es aus: Wähle „1 kHz mit 60 dB“, stelle „Gleiten mit“ auf „gleichen phon“ und starte „Frequenz gleiten lassen“. Der Ton gleitet bis 12,5 kHz, springt auf 20 Hz und folgt immer der 60-phon-Kurve: Um 3 kHz genügen weniger als 57 dB SPL, bei 20 Hz braucht er etwa 109 dB. Mit „gleichem dB SPL“ bleibt dagegen der Pegel fest, und der phon-Wert wandert.

Hörschwelle und Schmerzgrenze

Die dick gestrichelte Kurve ist die Hörschwelle; was darunter liegt (grau, „unhörbar“), nimmt ein durchschnittliches junges Ohr nicht wahr. Sie liegt bei 1 kHz bei etwa 2,4 dB SPL, bei 100 Hz bei 26,5 dB, bei 50 Hz bei 44 dB und bei 20 Hz bei 78,5 dB. Am empfindlichsten ist das Ohr um 3 bis 4 kHz mit etwa −6 dB SPL.

Der Grund ist mechanisch: Der Gehörgang ist ein etwa 2,5 cm langes, am Trommelfell geschlossenes Rohr. Seine Viertelwellen-Resonanz liegt bei der Frequenz f ≈ c / (4 · l), mit der Schallgeschwindigkeit c und der Rohrlänge l: f ≈ 343 m/s / (4 · 0,025 m) ≈ 3,4 kHz. Sie hebt dort den Schalldruck am Trommelfell an. Tiefe Frequenzen überträgt das Mittelohr schlechter, deshalb steigt die Schwelle dort steil an.

Oben markiert „Schmerzgrenze (ca.)“ etwa 120 dB SPL. Gehörschäden drohen aber schon bei langer Einwirkung deutlich niedrigerer Pegel. Probier es aus: Setze einen Ton auf 50 Hz und 50 dB und senke den Pegel – unter 44 dB zeigt die Tabelle „unhörbar“.

Im Bass rücken die Kurven zusammen

Vergleiche die Abstände der Isophonen: Bei 1 kHz liegen 20 und 90 phon genau 70 dB auseinander, bei 63 Hz nur 46 dB, bei 31,5 Hz knapp 39 dB. Weil die Kurven im Bass zusammengedrängt sind, ändert dort dieselbe Pegeländerung die Lautstärke viel stärker als in den Mitten.

Rechenbeispiel: Ein 50-Hz-Ton mit 90 dB SPL und ein 1-kHz-Ton mit 60 dB SPL haben beide 60 phon. Für 70 phon braucht der 1-kHz-Ton +10 dB, der 50-Hz-Ton nur +5,9 dB (90,0 → 95,9 dB SPL).

Probier es aus: Wähle „3 Töne mit 80 phon“ (63 Hz mit 98,4 dB, 1 kHz mit 80 dB, 8 kHz mit 91,4 dB) und ziehe den „Lautstärkeregler (alle Töne)“ auf −30 dB. Alle Punkte rutschen um genau 30 dB nach unten, aber 1 kHz und 8 kHz landen bei etwa 50 phon (2 sone), 63 Hz nur bei etwa 33 phon (0,61 sone). Der Bass klingt jetzt nur noch etwa ein Drittel so laut wie die Mitten – er hat auf demselben Weg viel mehr Isophonen gekreuzt.

Gehörter EQ bei anderem Abhörpegel

Eine Mischung, die bei einem Abhörpegel ausgewogen klingt, klingt bei einem anderen anders – ohne dass sich am Signal etwas ändert. Das Diagramm „Gehörter EQ bei anderem Abhörpegel“ zeigt das für alle Frequenzen: Die Mischung ist bei „Abgestimmt bei“ ausgewogen und wird um die Differenz zu „Abgehört bei“ leiser oder lauter abgespielt. Die gefüllte Kurve („gehörte Änderung“) zeigt, um wie viel phon jede Frequenz dann gegenüber 1 kHz leiser oder lauter wirkt, die gestrichelte („Ausgleichs-EQ“) den EQ in dB, der den ursprünglichen Klang wiederherstellt.

Rechenbeispiel mit „Studio 83 → zu Hause 60 phon“: Die Mischung läuft 23 dB leiser. 100 Hz wirkt dann um etwa 10 phon leiser als 1 kHz, 63 Hz um 13,7 phon, 31,5 Hz um fast 20 phon; bei 8 kHz ändert sich fast nichts. Der Ausgleichs-EQ hebt 63 Hz um etwa 8,7 dB an – weniger dB als phon, weil im Bass wenige dB viel Lautstärke bewirken. Tausche die Werte (60 → 83 phon): Jetzt wirkt der Bass lauter, und der Ausgleichs-EQ senkt ihn ab.

Häufiger Irrtum: „Zu Hause fehlt der Bass, also ist die Mischung bassarm.“ Oft ist nur der Abhörpegel niedriger. Wer sehr laut mischt, mischt den Bass zu leise. Bewährt hat sich ein fester Referenzpegel um 79 bis 85 dB SPL mit gelegentlichem leisem und lautem Gegenhören. Die Loudness-Taste am Hi-Fi-Verstärker gleicht nur ungefähr aus: Sie kennt die Reglerstellung, nicht den Pegel am Ohr.

Von phon zu sone

Phon sagt, welche Töne gleich laut sind, aber nicht, wie viel lauter einer als der andere klingt. Dafür gibt es die Lautheit N in sone: 1 sone ist die Lautheit eines 1-kHz-Tons mit 40 dB SPL. Ab 40 phon empfinden wir etwa +10 phon als doppelt so laut, also N = 2^((L_N − 40) / 10) sone, wobei L_N der Lautstärkepegel in phon ist.

Rechenbeispiel: 60 phon ergeben 2² = 4 sone, 80 phon 2⁴ = 16 sone – viermal so laut. Unter 40 phon nähert das Modell die Lautheit mit (L_N / 40)^2,642 an; 30 phon ergeben etwa 0,47 sone. Im Diagramm „Lautheit: phon → sone“ ist die sone-Achse logarithmisch, darum ist die Kurve ab 40 phon eine Gerade („+10 phon ≈ doppelt so laut“).

Häufiger Irrtum: „Doppelte Leistung klingt doppelt so laut.“ Doppelte Leistung sind nur +3 dB; doppelte Lautheit braucht bei 1 kHz +10 dB, also die zehnfache Leistung. Im Bass reicht weniger: bei 100 Hz etwa +6,9 dB, bei 50 Hz knapp 6 dB. Und die sone-Werte mehrerer Töne lassen sich nicht einfach addieren, wie die Fußnote unter der Tabelle betont.

Messen mit dB(A) und dB(C)

Ein Schallpegelmesser bildet das Ohr mit einem festen Bewertungsfilter nach. Die A-Bewertung ähnelt einer umgekehrten Isophone bei etwa 40 phon und dämpft tiefe Frequenzen stark (63 Hz: −26,2 dB), die C-Bewertung ist fast linear (63 Hz: −0,8 dB); bei 1 kHz sind beide 0 dB. Unter der Tabelle stehen die Gesamtpegel – energetisch, A- und C-bewertet. Pegel addieren sich leistungsmäßig: Aus den Einzelpegeln Lᵢ ergibt sich der Gesamtpegel L = 10 · log₁₀(Σ 10^(Lᵢ / 10)); zwei Töne mit je 60 dB ergeben 63 dB.

Der Haken: Das Filter kennt den Pegel nicht. Probier es aus: Setze einen 63-Hz-Ton auf 73,1 dB SPL (40 phon) und wähle bei „Bewertungskurve einblenden“ A. Die Kurve wird umgekehrt durch den Lautstärkepegel des ausgewählten Tons gelegt, so dass du sie mit seiner Isophone vergleichen kannst. Das Gehör „zieht“ hier 33,1 dB ab, die A-Bewertung 26,2 dB – die A-Kurve geht auf ältere Messungen zurück. Bei 90 phon (etwa 104,5 dB SPL) zieht das Gehör nur noch 14,5 dB ab, die A-Bewertung weiterhin 26,2 dB: dB(A) unterschätzt laute Bässe um über 10 dB.

Deshalb misst man bei Konzerten auch in dB(C). Die DIN 15905-5 begrenzt am lautesten Publikumsplatz den Beurteilungspegel über 30 Minuten auf LAr ≤ 99 dB(A) und den Spitzenpegel auf LCpeak ≤ 135 dB(C).

Grenzen des Modells

Das Modell rechnet mit ISO 226:2003, zwischen den Frequenzen der Norm über den Logarithmus der Frequenz (log f) interpoliert; die Ausgabe 2023 weicht an einigen Frequenzen um 1 bis 2 dB ab. Die Norm gilt zwischen 20 und 90 phon, über 4 kHz bis 80 phon; außerhalb sind die Kurven gepunktet und nur extrapoliert, die Tabelle markiert solche Werte mit *. Unter 40 phon nutzt die sone-Umrechnung eine Näherung, die Schmerzgrenze ist nur ungefähr eingezeichnet.

Die Isophonen gelten für einzelne Sinustöne. Für Musik und Sprache braucht man Lautheitsmodelle, die Verdeckung und Bandbreite berücksichtigen (z. B. nach Zwicker, ISO 532), oder im Rundfunk die Lautheit in LUFS nach ITU-R BS.1770.

Beim Abhören stimmen die Pegelverhältnisse immer, die absoluten dB-SPL-Werte nur nach Kalibrierung im Einstellungsmenü. Kopfhörer haben eigene Frequenzgänge, und lauter als der Bezug für 0 dBFS wird kein Ton wiedergegeben. Schone dein Gehör: hohe Pegel nur kurz.

Aufgaben

Praxisfragen

Fragen aus Studio, Bühne und Mastering – zum Nachdenken, Diskutieren und mit dem Modul Überprüfen.

1. Mit welchem Pegel sollte man eine Mischung abhören, und warum klingt sie zu Hause leise oft anders als im Studio?

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Weil die Isophonen pegelabhängig sind, hängt die gehörte Tonbalance vom Abhörpegel ab. Wer sehr laut mischt, hört viel Bass und mischt ihn zu leise; wer sehr leise mischt, gibt zu viel Bass und Höhen dazu. Bewährt hat sich ein fester Referenzpegel um 79 bis 85 dB SPL (je nach Raumgröße; im Kino 85 dB C-bewertet pro Kanal), in dem die Kurven relativ flach sind. Zwischendurch sollte man leise und laut gegenhören. Ein konstanter Pegel schont außerdem das Gehör und macht Entscheidungen über Stunden vergleichbar.
2. Was macht die Loudness-Taste an einem Hi-Fi-Verstärker, und warum funktioniert sie oft nur ungefähr?

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Sie hebt bei niedriger Lautstärkestellung Bässe (und teils Höhen) an, um den Verlust aus Aufgabe 4 auszugleichen: Bei 30 dB weniger Pegel fehlen bei 63 Hz rund 17 phon gegenüber 1 kHz. Der Verstärker kennt aber nur die Stellung seines Reglers, nicht den tatsächlichen Pegel am Ohr – der hängt von Lautsprecherempfindlichkeit, Raum, Abstand und Aufnahmepegel ab. Moderne Geräte mit eingemessenem Referenzpegel (dynamische Loudness-Kompensation) korrigieren deshalb abhängig vom Abstand zum Referenzpegel.
3. Bei einem Konzert soll der Pegel überwacht werden. Warum werden dB(A) und dB(C) gemessen, und welche Grenzwerte nennt DIN 15905-5?

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Die DIN 15905-5 begrenzt am lautesten Publikumsplatz den Beurteilungspegel über 30 Minuten auf LAr ≤ 99 dB(A) und den Spitzenpegel auf LCpeak ≤ 135 dB(C). Die A-Bewertung bildet die Gehörgefährdung im mittleren Frequenzbereich gut ab, blendet aber tiefe Frequenzen weitgehend aus. Bei basslastiger Musik kann der Pegel in dB(C) 10 bis 20 dB höher liegen – und wie Aufgabe 5 zeigt, klingt der Bass bei hohen Pegeln viel lauter, als dB(A) nahelegt. Wer nur auf dB(A) mischt, landet deshalb leicht bei extremen Basspegeln; eine zusätzliche dB(C)-Anzeige macht das sichtbar.

Aufgaben

Erst vermuten, dann ausprobieren, dann die Auflösung aufklappen. „Ausgangslage laden“ stellt die passenden Startwerte ein.

1. Gleicher Pegel, andere Lautstärke

Ein 1-kHz-Ton und ein 100-Hz-Ton haben beide 60 dB SPL. Lies Lautstärkepegel und Lautheit beider Töne ab. Wie laut muss der 100-Hz-Ton sein, damit er so laut klingt wie der 1-kHz-Ton?

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Der 1-kHz-Ton hat 60 phon (4 sone), der 100-Hz-Ton nur etwa 34 phon (rund 0,66 sone) – er klingt also nur etwa ein Sechstel so laut. Für 60 phon braucht der 100-Hz-Ton etwa 78,7 dB SPL, also knapp 19 dB mehr. Ziehe ihn dazu im Diagramm auf die 60-phon-Kurve.
2. Die Hörschwelle

Ein 50-Hz-Ton mit 50 dB SPL. Senke den Pegel, bis der Ton unhörbar wird. Verschiebe dann die Frequenz: Wo liegt die Schwelle bei 20 Hz, 100 Hz und 1 kHz, und wo ist das Ohr am empfindlichsten?

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Bei 50 Hz liegt die Hörschwelle bei etwa 44 dB SPL, bei 20 Hz bei etwa 78,5 dB, bei 100 Hz bei etwa 26,5 dB und bei 1 kHz bei etwa 2,4 dB. Am empfindlichsten ist das Ohr um 3 bis 4 kHz mit etwa −6 dB SPL – das liegt an der Resonanz des Gehörgangs. Zwischen 20 Hz und 3 kHz liegen also rund 85 dB Unterschied in der Empfindlichkeit.
3. Doppelt so laut im Bass

Beide Töne – 1 kHz mit 60 dB und 50 Hz mit 90 dB – klingen gleich laut (60 phon). Hebe beide auf 70 phon an. Um wie viel dB musst du jeweils erhöhen, und wie ändert sich die Lautheit in sone?

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Bei 1 kHz sind +10 dB nötig (60 → 70 dB). Bei 50 Hz genügen etwa +5,9 dB (90,0 → 95,9 dB), weil die Isophonen im Bass dicht beieinander liegen. In beiden Fällen verdoppelt sich die Lautheit von 4 auf 8 sone. Bei tiefen Frequenzen wirkt jede Pegeländerung also fast doppelt so stark – ein Grund, warum der Bass bei Pegeländerungen besonders auffällt.
4. Leiser abhören

Drei Töne (63 Hz, 1 kHz, 8 kHz) sind auf 80 phon abgestimmt, also gleich laut. Drehe den Lautstärkeregler auf −20 dB und dann auf −30 dB. Wie laut sind die Töne nun im Vergleich? Stelle in der EQ-Ansicht Referenz 1 auf 80 und Referenz 2 auf 50 phon.

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Alle Töne werden um denselben Pegel leiser, aber nicht um dieselbe Lautstärke. Bei −20 dB: 1 kHz 60 phon (4 sone), 8 kHz etwa 59,8 phon, 63 Hz nur noch etwa 48 phon (1,75 sone). Bei −30 dB: 1 kHz 50 phon (2 sone), 63 Hz etwa 33 phon (0,61 sone) – der Bass klingt jetzt nur noch etwa ein Drittel so laut wie die Mitten. Leise abgehört wirkt dieselbe Mischung bassarm; die Loudness-Taste am Verstärker gleicht das aus. Die EQ-Ansicht zeigt das für alle Frequenzen zugleich (80 → 50 phon): 63 Hz wirkt um etwa 17 phon leiser als 1 kHz, 31,5 Hz um etwa 24 phon; ein Ausgleichs-EQ müsste 63 Hz um gut 11 dB anheben.
5. dB(A) und phon im Bass

Ein 63-Hz-Ton mit 73,1 dB SPL, die A-Bewertung ist eingeblendet. Vergleiche phon, dB(A) und dB(C). Hebe den Ton dann auf 90 phon an und vergleiche erneut.

Ausgangslage laden

Auflösung anzeigen

Bei 73,1 dB SPL hat der Ton 40 phon; der Messer zeigt 46,9 dB(A) und 72,3 dB(C). Für 90 phon braucht er etwa 104,5 dB SPL: Das sind 78,3 dB(A) und 103,7 dB(C). Die A-Bewertung zieht bei 63 Hz immer 26,2 dB ab – das Gehör „zieht“ bei 40 phon aber 33 dB ab und bei 90 phon nur noch 14,5 dB. dB(A) unterschätzt laute Bässe also um über 10 dB; deshalb misst man bei lauter Musik zusätzlich in dB(C). Zum Anhören: Die Tonausgabe reicht nur bis zum Kalibrierbezug im Einstellungsmenü (standardmäßig 100 dB SPL); lautere Töne klingen so laut wie dieser Bezug, nicht lauter.

Einstellungen

Ton

Kalibrierung der Pegel (dB SPL)

MIDI-Keyboard

Dezibel und phon