Dezibel (dB)

Was ist eigentlich… Dezibel (dB)

Dezibel ist keine Einheit, wie Volt, Ampere oder Watt, sondern eine Verhältniszahl. Bei Zahlen mit der Einheit dB wurde also im Vorfeld zwei anderen Zahlen zueinander ins Verhältnis gesetzt. Es handelt sich dabei grundsätzlich um eine mathematische Angabe, die allein nicht aussagekräftig ist. Deshalb sollte bei der dB-Angabe auch immer angegeben werden, was angegeben werden soll.

Mit der Fortpflanzung eines Signals im Raum reduziert sich die Leistung proportional im Quadrat zum Abstand. Aus diesem Grund wird in der HF-Technik mit Leistungen und nicht mit der Spannungen gerechnet. Die Leistungen werden in Dezibel (dB) umgerechnet. Dadurch lassen sich Berechnungen deutlich vereinfachen, weil Verstärkungen oder Verluste einfach addiert oder subtrahiert werden können. Andernfalls müsste man in mehreren Rechenvorgängen Multiplizieren. Außerdem sind dB-Werte wesentlich handlicher.

Mit speziellen Meßmikrophonen und Verstärkern kann man genau ermitteln, welche Schalldruckwerte bei der leisesten und der lautesten Stelle einer Orchesterdarbietung auftreten. Entsprache die leiseste Stelle einer Spannung von 1 mV (1/1000 Volt) und die lauteste 1 V (= 1000 mV), dann verhalten sich die beiden Werte wie 1: 1000. Das entspricht im „Iogarithmischen Dämpfungsmaß“, dem Dezibel, einem Wert von 60 dB. Ein Verhältnis von 1: 100 entspräche 40 dB, von 1:10  20 dB und schlieBlich von 1:2  6 dB. Positive Werte entsprechen Verstärkungen oder Zunahmen, negative einer Dämpfung oder Verkleinerung. Dezibel lassen sich subtrahieren und addieren. Mit dem Namen „Dezi-bel“ wird der Amerikaner Graham Beil (1847 bis 1922) geehrt, der, sich um die Entwicklung des Telephons verdient gemacht hat. – Mit dem Umrechnungsverfahren kann man also große Verhältniszahlen in handliche Werte verwandeln, wovon in der Nachrichtentechnik oft Gebrauch gemacht wird.

dB – dezibel-Skala

Originalgetreu soll die Aufnahme sein, d. h. es dürfen möglichst keine Verzerrungen auf dem langen Weg vom Mikrophon auf das Tonband und zum Lautsprecher entstehen. Verzerrungen sind aber in keinem, noch so guten Gerät völlig zu vermeiden. Es kommt deshalb darauf an, den Anteil der Verzerrungen an der gesamten Schwingung möglichst klein zu halten; ist der Prozentsatz der „hinzuerfundenen“ Schwingungen, der Klirrfaktor, kleiner als 5%, stören die Verzerrungen im allgemeinen nicht. Um diesen Klirrfaktorwert nicht zu überschreiten, ist es wichtig, daß Sie die Aussteuerung sorgfältig vornehmen, und daß das Band es noch verkraftet, wenn überraschend einmal laute Stellen aufgezeichnet werden sollen.

Die aktiven Bauteile der Verstärker sind entweder Röhren oder Transistoren. In modernen Geräten findet man nahezu ausschließlich Transistoren, zum Teil auch integrierte Schaltungen, die kleiner und leichter sind und bedeuterd weniger Energie brauchen.

Keine Benachteiligung einzelner Tonlagen: Hier müssen wir erst einmal untersuchen, was das menschliche Gehör überhaupt wahrnehmen kann. Als Maßstab nimmt man die Zahl der Schwingungen eines Tons in einer Sekunde, die Frequenz, bezeichnet mit dem Kurzzeichen Hz (Hertz, nach dem deutschen Physiker Hertz, 1857-1894). Solange Ihnen die Bezeichnung „Hertz“ noch nicht geläufig ist, können Sie „Schwingungen pro Sekunde“ lesen.
Schwingung bedeutet: ein Zyklus von Verdichtung und nachfolgender Verdünnung der Luft, wie sie durch schwingende Saiten, Rohrblätter (Oboe, Klarinette), die Lippen (Blechbläser) oder durch Luft, die über eine scharfe Kante strömt (Blockflöte, Orgelpfeifen), entstehen. Je höher die Frequenz, um so höher der Ton. Der Kammerton a‘ hat die Frequenz 440 Hz. Das Ohr ist imstande, Schwingungen zwischen ca. 30 Hz und, Je nach Alter, etwa 14 000-18 000 Hz wahrzunehmen. Für Musikaufnahmen ist ein Frequenzumfang der verwendeten Geräte von 30 bis 15 000 Hz völlig ausreichend. Damit kein verfälschter Klangeindruck entsteht, müssen innerhalb dieses Bereiches alle Frequenzen mit der Originalstärke aufgezeichnet und wiedergegeben werden. Ist diese Forderung erfüllt, so sagt der Techniker, der Frequenz- gang „über alles“ sei „gerade“. „Über alles“ heißt: vom Mikrophon bis zum Ausgang des Wiedergabeverstärkers.

Die Angabe von Pegeln, Pegeldifferenzen und Maßen spielt in verschiedenen Fachgebieten eine Rolle. Vor allem in der Akustik und der Tontechnik, der Nachrichtentechnik und der Hochfrequenztechnik sowie in der Automatisierungstechnik haben die verwendeten Größen oft Wertebereiche über etliche Zehnerpotenzen. Die Angabe als logarithmische Verhältnisgröße erlaubt oft eine schnelle und anschauliche Interpretation von Größen, wenn gewisse Zusammenhänge im Bereich kleiner Werte genauso deutlich gemacht werden sollen wie im Bereich großer Werte.

In allen diesen technischen Anwendungen wird der dekadische Logarithmus zusammen mit dem Dezibel bevorzugt, zumal diese Darstellung eine einfache Zehnerpotenzabschätzung ermöglicht. Nur in theoretischen Abhandlungen wird der natürliche Logarithmus bevorzugt.

Der menschliche Sinneseindruck verläuft in etwa logarithmisch zur Intensität des physikalischen Reizes (Weber-Fechner-Gesetz). Damit entspricht der Pegel der einwirkenden physikalischen Größe linear dem menschlichen Empfinden. Das hat beispielsweise für die Akustik Bedeutung, wo auch die Maßeinheit der psychoakustischen Größe Lautstärke, das Phon, durch eine Verknüpfung mit dem physikalischen Schalldruckpegel in Dezibel definiert ist.