FAQ: dB, dBFS, dB(A) & Co. – Das Dezibel und seine Bezugsgrößen

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FAQ: dB, dBFS, dB(A) & Co. – Das Dezibel und seine Bezugsgrößen

FAQ: dB, dBFS, dB(A) & Co. – Das Dezibel und seine Bezugsgrößen | Bild: © CC flickr.com Walter Keller

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Dezibel (dB)

Das Dezibel (Einheitenzeichen: dB) wird in vielen Kontexten verwendet. Beispielsweise als Einheit für die Pegel von Audiosignalen oder für den Schalldruck (i.d.R. Abweichungen im Luftdruck) und damit das menschliche Lautstärkeempfinden.

Ein Dezibel ist ein Zehntel eines Bel (Einheitenzeichen: B), das nach Alexander Graham Bell benannt wurde, doch das Dezibel hat sich weitestgehend durchgesetzt.

Erst mit einer Bezugsgröße (siehe unten) sagt ein Dezibelwert etwas über die vom Menschen wahrgenommene Lautstärke, die absolute Pegelstärke eines Audiosignals und dergleichen aus. Der Kontext muss klar sein, sonst bleibt offen, was mit der Einheit »dB« allein gemeint ist. Das Dezibel zählt somit zu den Hilfsmaßeinheiten (auch »Pseudoeinheiten« genannt).

FAQ: dB, dBFS, dB(A) & Co. – Das Dezibel und seine Bezugsgrößen

FAQ: dB, dBFS, dB(A) & Co. – Das Dezibel und seine Bezugsgrößen | Bild: © CC flickr.com Walter Keller

Messung versus Empfindung

Die Dezibelskala ist je nach Kontext unterschiedlich gewichtet. Z.B.:

  • 6 dB mehr = doppelter Schalldruck (Abweichung vom Atmosphärendruck)
    (messbar, physikalische Größe)
  • ~10 dB mehr = doppelte Lautstärke
    (geschätzt, menschliches Empfinden)

Für die musikalische Praxis relevanter ist der Begriff der Lautheit, obwohl Lautstärkeänderungen nicht exakt mit Dezibelwerten beziffert werden können. Denn bei der Lautstärke und Lautheit handelt es sich um Begriffe der Psychoakustik – der Wahrnehmung von Schall, die von Mensch zu Mensch verschieden ist, je nach Hörsituation selbst bei einem einzigen Menschen variiert und noch dazu frequenzabhängig ist (siehe dB(A) weiter unten).

Trotzdem: Es interessiert eher wenige Musiker, wie sich beim Aufdrehen von Gain-Regler, Mixerkanal & Co. der Schalldruck verändert. Vielmehr lautet die Frage immer wieder: »Bei plus/minus wieviel Dezibel ist es doppelt/halb so laut?«.

À propos Wahrnehmung: Einen Unterschied von einem Dezibel hören die allermeisten Menschen. Wer ein relativ feines Gehör hat, kann auch Abweichungen von 0,5 dB oder – im Falle von Mastering-Profis und einigen Musikern – deutlich weniger zielsicher erkennen.

 

Bezugsgrößen des dB

dB SPL (SPL = »sound pressure level«, Schalldruck)

Diese Einheit gibt die durch eine Schallwelle verursachte Abweichung vom Atmosphärendruck, für Menschen also meist vom Luftdruck an – in Bezug auf die menschliche Hörschwelle als festgelegte Grenze, die für das durchschnittliche Hörvermögen den Übergang zwischen hörbar und unhörbar markiert. Es handelt sich um eine Angabe, die einen ersten Anhaltspunkt über die zu erwartende Lautstärke/Lautheit einer Klangquelle gibt.

Aber eben nur einen Anhaltspunkt, denn wie laut der Mensch ein Geräusch empfindet, ist stark von dessen Frequenzgehalt abhängig. So kommt es, dass zwei Geräusche in unterschiedlichen Tonhöhen selbst bei gleichem Schalldruck unterschiedlich laut erscheinen können. Um diesen Umstand mit einzubeziehen, wurde dB(A) geboren – lies weiter…

dB(A)

Schalldruckmessgeräte bieten einen oder mehrere sogenannte Bewertungsfilter an, die dem oben erwähnten frequenzabhängigen Hörempfinden Rechnung tragen. Der wohl gebräuchlichste dieser Filter führt zur sogenannten A-Bewertung des Schalldrucks (die rote Kurve in der Abbildung unten), die Maßeinheit ist folgerichtig dB(A).

Darüber hinaus gibt es auch die Bewertungen B, C und D (und damit die Einheitenbezeichnungen dB(B), dB(C) und dB(D)), die auf das Hörempfinden bei höheren Lautstärken gemünzt sind.

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Die Bewertungsfilter: Der wichtigste – dB(A) – ist rot dargestellt | Grafik: Omegatron, CC BY-SA

0 dB(A) werden von Menschen mit durchschnittlichem Hörvermögen gerade noch so wahrgenommen. Das ist leiser als Blätterrascheln in der Ferne und deutlich leiser als normale Atemgeräusche in einem Meter Entfernung.

Bei 120 oder 130 dB(A) – hier sind sich die verschiedenen »Schmerzbarometer« nicht ganz einig – ist im wahrsten Sinne die Schmerzgrenze erreicht. Den letztgenannten Wert erreicht ein 100 Meter weit entferntes Düsenflugzeug. Wer solchen Schalldruckpegeln auch nur »für kurze Zeit« ausgesetzt wird (laut manchen Quellen ~45 Sekunden, aber das ist nicht in Stein gemeißelt), muss mit bleibenden Hörschäden oder Ertaubung rechnen.

Spätestens bei Pegeln von 140 dB(A) – ein Düsenflugzeug aus 30 Metern Entfernung – ist höchste Alarmstufe angesagt, dementsprechend sinkt hier auch die empfohlene Höchstdauer der Lärmbelastung noch weiter.

dBV und dBu (V = »voltage«, Spannung), (u = »unit«, Spannungseinheit / »unloaded«, ohne Last)

Diese Einheiten werden für die Pegel von analogen Audiosignalen verwendet. Sie beziehen sich auf die Spannung, die beispielsweise an den Ausgangsbuchsen von elektronischen Instrumenten wie Synthesizern anliegt.

  • 0 dBV entsprechen 1 Volt
  • 0 dBu entsprechen 0,775 Volt

Zum Umrechnen von dBV ↔ dBu findest Du auf der Website von Dipl.-Ing. Eberhard Sengpiel einen praktischen Einheitenrechner »

Typische Referenzpegel

  • +4 dBu (1,228 Volt) – professionelle Ton- und Beschallungstechnik
  • -10 dBV (0,3162 Volt) – Homerecording-Equipment, Consumer-Elektronik

Manche Geräte erlauben auch ein Umschalten zwischen diesen beiden gängigen Referenzpegeln, etwa das im delamar-Studio seit Jahren bewährte Audio Interface RME Fireface 800. Dort können die Line-Ein- und Ausgänge wahlweise mit +4 dBu (lauter) oder -10 dBV (leiser) betrieben werden.

dBFS (FS = »full scale«, [digitaler] Vollpegel)

Gefühlte 99,9% der delamari nutzen in ihrem Aufnahme- und Produktionsprozess einen Computer und damit die digitale Signalverarbeitung. Hier kommen die dBFS-Werte ins Spiel.

Ein Wert von 0 dBFS repräsentiert den höchstmöglichen Signalpegel innerhalb der digitalen Sphäre, etwa bei den Pegelanzeigen im Mixer deiner DAW-Software. Diese Obergrenze wird auch »[digitaler] Vollpegel« oder »[digitale] Vollaussteuerung« genannt.

Clipping

Trotz des nicht überschreitbaren digitalen Vollpegels zeigen viele Audio-Plugins, Audio-Editoren und DAWs positive Pegelwerte über 0 dBFS an. Diese kennzeichnen jedoch nur den theoretischen Pegel – diese Überschreitungen (sogenannte Übersteuerungen) des digitalen Vollpegels werden durch zu hohe Pegel von Mikrofonen, Instrumenten und sonstigen Geräten, zu stark aufgedrehten Plugins oder zu hohen Verstärkungen der Spuren in einer DAW verursacht. Oder aus einer Kombination dieser Ursachen.

Clipping

Was genau passiert nun bei Übersteuerungen digitaler Audiosignale? Ganz einfach: Alles über 0 dBFS wird »abgeschnitten« (»Clipping«), siehe Bild rechts. Klanglich resultiert das je nach der Häufigkeit des Clippings in mehr oder minder harschen Verzerrungen.

Solche digitalen Verzerrungen können künstlerisch gezielt eingesetzt werden, doch in der Regel solltest Du sie vermeiden:

  • Übersteuerungen schon beim Aufnehmen? Dreh den Gain-Regler herunter!
  • Übersteuerungen auf der Master-Spur beim Abmischen in der DAW? Regle die Fader der Einzelspuren und/oder der Master-Spur herunter!

Tipp: Für Verzerrungen sind eher speziell dafür ausgelegte Effektgeräte bzw. Plugins zu empfehlen. Richtig angewandt, treiben sie den Pegel nicht über 0 dBFS auf dem Mixerkanal, verursachen aber trotzdem eine Verzerrung. Dafür zeichnet das sogenannte »Soft Clipping« (siehe Bild oben) verantwortlich, es führt oft zu musikalisch stimmigeren Ergebnissen. Das passiert zum Beispiel auch bei Gitarrenverstärkern mit Röhrentechnik.

dBu- und dBV-Werte lassen sich nicht eindeutig in dBFS umrechnen. Es ist von Gerät zu Gerät (und abhängig von deren Einstellungen) unterschiedlich, welche analoge Spannung zu einem bestimmten digitalen Pegel führt.

Immerhin gilt in jedem Fall, dass eine Reduzierung um x dBu oder dBV an der Klangquelle auch eine Reduzierung um x dBFS beim digitalisierten Signal bewirkt.

 

Letzte Worte zum Dezibel und seinen Bezugsgrößen

Es gibt noch eine einige weitere Bezugsgrößen und entsprechende Anhängsel für das Einheitenzeichen »dB«, doch die sind für Musiker und Produzenten bei ihrer Arbeit nicht von Belang. In der Praxis ist dBFS heute mit Abstand am wichtigsten, schließlich arbeiten praktisch alle mit der DAW und digitalisierten Aufnahmen analoger Klänge bzw. ohnehin originär digitalen Audiodaten.

Welche Anmerkungen, Ergänzungen und Korrekturen hast Du für uns parat? Wir freuen uns auf konstruktives Feedback und Einblicke aus deiner Praxis!

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Lesermeinungen (5)

zu 'FAQ: dB, dBFS, dB(A) & Co. – Das Dezibel und seine Bezugsgrößen'

  • Wirgefuehl   04. Sep 2015   13:02 UhrAntworten

    Wow. Vielen Dank für die kompakte, verständliche Zusammenfassung. Ich werde den Artikel noch ein paar mal lesen, um alles zu verinnerlichen :)

    In Ableton Live intern kann einem das alles anscheinend ziemlich egal sein. Im Manual steht, Zitat: "Durch die enorme Übersteuerungsreserve von Lives 32-Bit-Fließkomma-Audio-Engine können die Pegel bis weit "in den roten Bereich" gefahren werden, ohne das Signal zu verzerren. Die einzigen Stellen, an denen Pegel über 0 dB problematisch sind, stellen die Verbindungen von und zu physikalischen Eingängen und Ausgängen dar, etwa denen Ihrer Audiokarte, sowie das Sichern von Audio als Datei."
    Ich konnte bis heute nicht herausfinden, welcher Wert in Lives Mixer eigentlich angezeigt wird - und ich benutze es seit Jahren... Any hints?

    • Peter   07. Nov 2016   13:02 UhrAntworten

      Innerhalb einer DAW oder eines digitalen Mischpults wird (heutzutage) immer mit "Floating-Point"-Zahlen gerechnet. Da kann intern erstmal nix übersteuern. Digitale +20dB kann ich in der Subgruppe wieder mit -20dB verzerrungsfrei (!) herunterregeln.
      Erst am D/A-Wandler wird wieder in die absolute Zahlenwelt übersetzt. Jedes Sample über (Floating-Point) "1.0" führt am D/A-Wandler zur deutlich hörbaren Übersteuerung.
      Digitale Plugins mit absolutem Arbeitspunkt (wie Kompressoren, Limiter etc.) brauchen aber ihren definierten Arbeitspegel. Deshalb ist es empfehlenswert, auch innerhalb der einzelnen Kanäle, Subgruppen etc. die internen 0 dB einzuhalten - wie am analogen Mischpult. Das erleichtert schlicht die Arbeit und erhöht die Übersichtlichkeit.

  • fatman   25. Dez 2015   15:35 UhrAntworten

    Vielleicht kann jemand die Unterschiede der dB Bewertungen A - C noch genauer erklären. "...die auf das Hörempfinden bei höheren Lautstärken gemünzt sind." Das sagt mir nicht viel.
    Würde gerne wissen, ob ich diese Kurven berücksichtigen sollte, je nach der Musik, die ich gerade mixe. Kammermusik = dB(A); Hardrock = dB(D)?

    • RainerG   20. Jan 2016   21:56 UhrAntworten

      @fatman

      Die Bewertungen beziehen sich auf bestimmte Schalldruckpegel.
      Die A-Bewertung bezieht sich auf die Hörkurve bei 30 Phon und ist für allgemeine Geräuschmessungen gebräuchlich. Geräusche z.B. in einem Wohnraum werden mit der A-Kurve gemessen.

      Bei der B-Bewertung (diese ist kaum gebräuchlich) bezieht sich auf die Hörkurve bei ca. 60 Phon.
      Die C-Kurve ist nahezu linear und etwa mit der Hörkurve bei 90 Phon zu vergleichen. Diese sollte benutzt werden wenn die Geräusch- und Lärmpegel in dieser Größenordnung zu erwarten sind. Messungen von Straßenlärm ist viel realistischer bei C-Bewertung als bei A-Bewertung. Hier wird übrigens die größte Volksverdummung begangen indem man den Bürgern den Straßenlärmpegel A-bewertet vorlegt. Bei einer C-Bewertung würden sich nämlich zahlenmäßig höhere Werte ergeben (und die Leute würden noch mehr gegen den Lärm protestieren...[zu Recht!]).
      Die D-Bewertung ist eigentlich für Fluglärmmessungen gedacht, da sie in einem Frequenzbereich eine Überhöhung zeigt, wo die besonders intensiven und gesundheitsschädlichen Lärm-Spektralkomponenten von Flugtriebwerken liegen. Für Messungen von Rockkonzerten ist die D-Kurve nicht gedacht. Da kommt die C-Kurve der Realität am nächsten.
      Die Hörkurven des menschlichen Ohres und die A...D-Kurven findest Du in der einschlägigen Fachliteratur.

      MfG
      RainerG

      • fatman   21. Jan 2016   15:06 Uhr

        Herzlichen Dank an RainerG. Das hat mir aufs Fahrrad geholfen. Werde mich über weitere Literatur etwas mehr mit diesem Thema beschäftigen. Scheint ja auch gesellschaftspolitisch interessant zu sein.

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