Skalierung db (SPL) zu dbFS

[maxolotl]

Wie skalieren eigentlich dB (SPL) und dBFS zueinander?

Konkret: Ich habe ein Lautsprechersignal, daß ein herkömmlicher Schallpegelmesser in 2m Abstand mit zB. 80dB mißt. Nun stelle ich meinen Aufnahmeweg (Sennheiser ME62 - emagic a6|2 m USB Interface - Laptop - Adobe Audition) so ein, daß eine Aufnahme in der selben Entfernung zu einem dBFS-Pegel von -20dB in Audition führt.

Wenn ich nun das Lautsprechersignal soweit hochfahre, daß der Schallpegelmesser 86dB anzeigt, kann ich dann damit rechnen, daß der Pegel in Audition bei -14dB ist? Kann ich mir also bei bekanntem "A" dbFS/"b" dbSPL / aus "c" dBFS dann "d" dBSPL ausrechnen?

Mir ist klar das dB (SPL) und dBFS in keinem absoluten Zusammenhang stehen (können) - aber bedeuten x db Differenz am Schallpegelmesser auch x dB Differenz beim digitalen FS-Pegel? Und wenn nicht, (wie) ist eine Umrechnung möglich?

(Idee dahinter ist der "Mißbrauch" von Mikrophonen zu Schallpegelmessung)

 

[pico]

da besteht kein berechenbarer Zusammenhang, da es sich um völlig unterschiedliche Größen handelt.

db ist eine logarithmische Maßeinheit für Verhältnisse von irgendwelchen Größen - wobei z.B +3db eine Verdopplung der Größe bedeutet

SPL ist der Schalldruck

fs steht für Full-Scale und 0dbfs entsprechen dem maximalen Pegel den ein DA-Wandler ausgibt wenn alle Digits '1' sind.

aber vielleicht hilft Dir ja das
http://www.sengpielaudio.com/Berechnungen.htm
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-db.htm
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallpegel.htm

 

[ambee]

dbfs lässt sich im gegensatz zu dbspl, dbu, dbv etc nicht auf physikalische größen zurückführen. schallpegelmessung machst du entweder mit entsprechenden messgeräten oder mit kallibrierten mess-systemen am rechner, dafür tuts ein klasse 2 mikrofon und software wie zB arta und ein kalibrator. genauere informationen hier: http://www.din15905.de/

und eigentlich gehört das auch eher in den pa-bereich

 

[Kfir]

Wie pico schon sagte, dB FS ist eine digitale Aussteuerungs(clipping)grenze, die meines Wissens nach noch nicht einmal einheitlich genormt ist. D.h. beim einen Hersteller sind 0dBFS in zB dBu etwas anderes als beim anderen...

Und SPL ist ja letztendlich schlicht "bewegte Luft", wenn man so will...das Vorhaben wird also nicht funktionieren, jedenfalls nicht praktikabel. Schallpegelmesser kaufen und gut ist...20EUR.

 

[maxolotl]

Danke für die Antworten, aber sie behandeln nicht direkt meine Frage!

Ich wollte wissen, ob eine Erhöhung des SPL um 10dB zu einer entsprechenden Veränderung der dBFS führt.


Und darauf dan aufbauend die Frage, ob eine Umrechnung mit einem bekannten Kalibrierungswert möglich ist, also wenn ich zB weiß in *meinem* Aufnahmesystem bekomme ich bei einem SPL von 80dB einen Pegel von -20 dBFS - daher bekomme ich bei einem SPL von 90dB einen Pegel von -10 dBFS (nochmal, in *meinem* System).

dB SPL und dBFS sind beides logarithmische Skalen, wenn also im Aufnahmeweg keine großen Nichtlinearitäten auftreten, dann sollte das mit einem bekannten Kalibrierwert doch eigentlich in einander umrechenbar sein.

 

[maxolotl]

@ KFir

Ich habe einen Schalpegelmesser....sogar mehrer davon und die aus der Preisklasse +200€, daß wär nicht das Problem... (Uni-Ausrüstung)

Nur kann ich nicht 6 davon gleichzeitig ablesen und habe nicht die Zeit, mit ca. 50 Referenzsignalen die Messungen hintereinanderzu machen.

Es geht um Signaldegradation und -dämpfung im Unterwuchs tropischer Regenwälder

verschiedene Referenzsignale sollen abgespielt werden und in unterschiedlichen Abständen über sechs Mikros, ein emagic a6|2m USB Interface und einen Laptop aufgezeichnet werden

wenn ich den SPL des Referenzsignals von Messung zu Messung konstant halte dazu eine Kalibrierungsmessung mit dem Schalpegelmesser mache, dann sollte es doch möglich sein, damit weiterzurechnen

 

[pico]

ähm -- Du bekommst höchstens bei einem bestimmten dbfs Wert in Abhängigkeit des Wirkungsgrades Deiner Anlage/Lautsprecher einen bestimmten Schalldruck in db SPL - theoretisch ginge das nur, wenn das ganze System vollkommen Linear arbeiten würde, das tut es aber nicht - da ist gar nichts Linear.



http://de.wikipedia.org/wiki/Lautheit
http://de.wikipedia.org/wiki/Dezibel#Definition_von_Bel_und_Dezibel
http://de.wikipedia.org/wiki/DBFS

 

[maxolotl]

nein - der Hinweis ging wieder in die falsche Richtung!

Ich produziere einen Sinunston, den ich daraufhin mit dem Schallpegelmesser analysiere - der sagt mir dann zum Beispiel: In 2m Entfernung sind es 80 dB SPL

Soweit so gut. Nun stelle ich daneben ein Mikrophon und fange an, damit aufzunehmen. Im Programm bekomme ich daraufhin einen FS-Wert von zum Beispiel -20 dBFS (oder jeden anderen beliebigen Wert, je nachdem, wie das System ausgesteuert ist).

So weit, so uninteressant, weil eben diese beiden Wertr, wie wir schon wissen, *nicht*zusammehängen.

Nun verändere ich das Sinussignal aber so, daß mir der Schallpegelmesser an der selben Position 90dB anzeigt. Bekomme ich dann, wenn ich an Mikrophon und Scheibereglern nichts verstelt habe, in der Aufnahme einen dBFS-Wert von -10 DB

Führt also eine Änderung des SPL um 10dB zu einer analogen Änderung des dBFS-Wetes um 10dB - mich interesiert nur die Linearität des Verhältnisses!


P.S.: Auch wenns gut gemeitn ist, die Wikipedia-Phase zu dem Thema hab ich schon hinter mir, und hier im Forum ist die Frage so, explizit noch nicht aufgetaucht

 

[DerJJ]

Prinzipiell geht das...

gehen wir mal die Kette durch:

dB SPL (Schall) wird zu dBu am Mikro (Spannung), wird zu mehr dBu am Preamp, wird zu dBFS (bits) am Wandler.
Wenn man den Freifeld-Leerlaufübertragungsfaktor des Mikros kennt (sagen wir einfach mal 10mV/Pa weiß ich, dass das Mikro bei 94dBSPL eine Spannung von 10mV abgibt (Bei 1kHz)
Das entspricht ca -38 dBu. Verstärke ich das ganze um den Faktor 100, also um 40dB, bin ich bei +2dBu, also ca. 1V. Wenn 1,55V 0dBFS entspräääche, ergäben 1V doch ca -4dBFS. oder nicht?
Und wenn ich das weiß, könnte ich doch theoretisch rückwärts rechnen. Nehmen wir an, mein Nachbar hört den ganzen Tag lang sehr laut 1kHz Sinus über seine Wohnzimmer PA, und ich mache bei mir mein selbstgebasteltes Pegelmessgerät an, das zeigt mir einen konstanten Pegel von -10dbFS. Nun rechne ich:
-10 dbFS entsprechen in meinem Setup ca. 0,5V Eingangsspannung
0,5V wären ca -4dBu
abgezogen werden 40dB Gain: -44dBu
das entspricht ca. 0.005V
das entspricht bei meinem Mikro mit einen Leerlaufübertragungsfaktor von 10mV/Pa einem Schalldruck von 88dBSPL.
Für (Stör-)geräusche müsste man jetzt noch einen Bewertungsfilter anwenden..
Man kann dBFS ja mit dBu vergleichen, eine Angabe in dBu repräsentiert genau EINE Spannung (bzw. das Verhältnis zu 0,774...V), und dbFS entspricht, wenn man den Gainregler nie mehr anfasst, auch genau einer Spannung, die wiederrum einem Schalldruck entspricht.

Problem an der Sache ist: Man muss seine Geräte genau kennen (Bei welcher Eingangsspannung spuckt der Wandler nur noch 1111 1111 1111 1111 aus, wie sieht das Frequenzdiagram des Mikros aus, wie baue ich eine (A, B oder C-)Filterkurve ein, wie schaffe ich es, nie wieder am Gainregler zu drehen etc pp...

Fazit: Pegelmessgerät kaufen/leihen.
Frage an die Brains: Ist der Gedankengang richtig?

Edit:

Führt also eine Änderung des SPL um 10dB zu einer analogen Änderung des dBFS-Wetes um 10dB - mich interesiert nur die Linearität des Verhältnisses!

Ich behaupte ja, da eine Änderung des Schalldrucks zu einer Änderung der Spannung führt, die das ändert, was der Wandler an Zahlen ausspuckt. Und der ganze kram hängt zusammen. Mh.. jetzt aber ab ins Bett...

 

[pico]

Führt also eine Änderung des SPL um 10dB zu einer analogen Änderung des dBFS-Wetes um 10dB - mich interesiert nur die Linearität des Verhältnisses!

da ist nichts Linear - auch wenn ich mich wiederhole - alles nur proportional, also müsstest Du dir durch entsprechende Messungen für eine Installation (Lautsprecher - Mikro) die Proportionen ermitteln - eine Änderung des Abstandes würde schon wieder alles verändern - von evtl. Dämpfungen und Reflektionen durch die Umgebung mal ganz abgesehen.

http://www.sengpielaudio.com/AbstandsgesetzFuerSchallgroessen.pdf

 

[ambee]

ich glaube nicht dass man das so vereinfachen kann, 10dbspl weniger ergeben 10dbfs weniger im rechner. mit spannungspegel ja, aber sobald akustik ins spiel kommt...

aber es würde wahrscheinlich eh nicht funktionieren, da jedes mic aufgrund von bauteile-streuung anders ist, sprich du nimmst ein signal mit zwei identischen mics und preamps auf, und trotzdem wird ein unterschiedliches ergebnis rauskommen.
aus diesem grund steckst du vorne auf dein mic einen kallibrator, der gibt einen exakten pegel aus, sagst der mess-software wieviel das ist, das teil zeigt dir direkt dbspl an und du hast keinen stress mehr.

 

[maxolotl]

@ Pico: Linearität ist nichts anderes als *eine* Proportionalität - zu sagen etwas ist nicht linear sondern proportional ist Blödsinn - nur kann die proportionalität natürlich auch exponentiell, logarithmisch oder sonst was sein - wenn aber tatsächlich proportionaliät vorliegt, dann kann ich bestimmen, wie diese gelagert ist und dann von einer in die andere Größe umrechnen - im "schlimmsten" Fall, indem ich mit dem Lineal von selber gefertigten Kalibrierungskurven ablese.

In dem von dir gegebenen Link steht weiters wortwürtlich: "Schallfeldgrößen: Schalldruck, Schallschnelle, Schallauslenkung. Feldgrößen, wie der Schalldruck werden immer als Effektivwert angegeben. Hierzu ist hauptsächlich die elektrische Spannung proportional." -

Nachdem dBFS nichts anderes ist als eine negativ-logarithmische Skala für Spannung mit Nullpunkt bei 0000 0000 0000 0000 sollte es ja ab dort logarithmisch weitergehen und die skalen müßten zueinender korrespondieren, also eben proportional sein - wobei die von dir beschworenen Absteandsgesetze, die mir ja bewußt sind, eben genau durch die logarithmische Skalierng berücksichtigt werden.

@derJJ: Wir denken in etwa das Gleiche - nun würde mich interessieren., ob das schon mal jemand praktisch gemacht hat.

 

[maxolotl]

@ Proportonalität siehe hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Proportionalität

wobei da ein Fehler ist, denn Linearität ist ein Speziafall der Proportionalität, nicht umgekehrt

in der englischen Wikipedia stehts richtig: http://en.wikipedia.org/wiki/Proportionality_(mathematics)

 

[pico]

Linearität ist nichts anderes als *eine* Proportionalität

OK - war wohl schon etwas spät -

man kann alles Berechnen - aber nur mit diesen 2 Größen kann man das nicht nmM - es fehlen die entsprechenden Referenzen.
Erst wenn man für alle beteiligten Komponenten - Mikrofon, Schallwandler, alle (Vor)-Verstärker, AD-DA-Wandler - die entsprechenden Kennwerte und Kurven hat ist das möglich oder halt durch eine Messreihe selbst zu ermitteln.

Noch nicht mal dbfs steht in einem definierten Verhältnis zu einem Ein/Ausgangspegel - was ich damit meine - 0 dbfs entspricht irgendeiner vom Hersteller des Wandlers bzw. Designer der Schaltung bestimmten Spannung - das kann 1Volt oder 1,34567Volt oder 5 Volt sein. Klar wenn ich entsprechende Messungen mach, kann ich das für diesen einen Einzelfall ermitteln und dann damit weiter rechnen.

 

[maxolotl]

"Noch nicht mal dbfs steht in einem definierten Verhältnis zu einem Ausgangspegel" - absolute Zustimmung, denn darum gehts wie gesagt nicht, sondern darum, ob eine Verdoppelung oder Erhöhung um x der einen Größe zu einer Verdoppelung oder Erhöhung um x der andere Größe führt. Dabei kann mir ja egal sein, wie groß die eine und die andere Größe absolut gesehen sind. Das wäre ein Probllem, wenn eine Größe logarithmisch und die andere linear wäre, denn dann bestünde logarithmische Proportionalität. Nachdem aber beide logarithmisch sind, sollte der Zusammenhang eigentlich linear sein.

Schließlich kann ein doppelt so lautes Signal ja nur als solches aufgezeichnet werden, wenn es nach durchlaufen der Wandlerkette um eben 10 relative dB (also dBFS, daher eigenlich 1ß dB weniger...) mehr aufgezeichnet wird als das Ursprungssignal, EGAL welcher tatsächliche SPL und welche tatsächliche Spannung damit verbunden sind. Wenn dieser Zusammenhang nicht bestünde, dann würde mMn in der Tontechnik überhaupt nichts mehr funktioniere und alles wäre beliebig.

 

[pico]

sag ich doch - das es geht aber nur wenn man eine Messreihe macht um das Verhältnis für sein System zu ermitteln. Mit einer Einzelmessung geht das halt nicht - da hab ich nur einen Punkt und keine Kurve....

oder halt durch eine Messreihe selbst zu ermitteln.

und da sind wir wieder bei der Ursprungsfrage

Wie skalieren eigentlich dB (SPL) und dBFS zueinander?

irgendwie skalieren die schon zueinander, aber das ist für jedes System eine andere Skalierung - von daher hatte ich gesagt, das sie nicht in einem Verhältnis zueinander stehen, was nicht ganz richtig ist aber ich meinte eigentlich, das sie in keinem Grundsätzlich fest definierten Verhältnis zueinander stehen.


oh Mann, manchmal ist es echt schwer etwas in Worte zu packen - vielleicht kann ich das nur nicht richtig ausdrücken/schreiben ?!

 

[maxolotl]

Ok...nun mal zur Empirie. Hab das ganze mal gemacht mit billigen Schallpegelmessern und 20€ Mikrophonen (die gute Ausrüstung liegt auf der Uni), Schallpegelmesser auf dB(A) handgehalten, nach der Messung zur besseren Ablesbarkeit auf 100% normalisiert und die dBFS Werte freihändig in Audition abgelesen: dabei folgende Zusammenhänge bekommen:

SPL dBFS
37.5 -47.7
43.6 -45.15
56 -43.16
67.5 -36.36
76.1 -29.2
83.2 -22.86
87.3 -19.1
91.6 -15
94.8 -10.89
99 -6.74
103.2 -2.59

Der schwächste SPL Wert ist das Umgebungsgeräusch (ich bin bei mir in der Wohnung) - ab dem dritten Wert ist der Zusammenhang (im bereich der definitv vorhandenen Messungenauigkeit) ziemlich linear, wenn man die Werte im Exel darstellt, bekommt man eine schöne Gerade.

 

[pico]

jetzt ist es aber dba und NICHT dbSPL und lt.
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-schallpegel.htm
ist

Es gibt keine Umrechnungsformel von dBA in dBSPL oder umgekehrt.

und das ist glaube ich Dein Denkfehler bzw. unser Mißverständnis

 

[maxolotl]

Äh, ja, aber das Mißverständnis liegt nicht auf meiner Seite

Denn dB(A) *ist* db SPL, nur mit einer Gewichtung, die dem menschlichen Hörempfinden entspricht.

Die englische Wikipedia sagt dazu:

dB(SPL)

dB (Sound Pressure Level) — for sound in air and other gases, relative to 20 micropascals (μPa) = 2×10−5 Pa, the quietest sound a human can hear. This is roughly the sound of a mosquito flying 3 metres away. This is often abbreviated to just "dB", which gives some the erroneous notion that "dB" is an absolute unit by itself. For sound in water and other liquids, a reference pressure of 1 μPa is used.

dB(A), dB(B), and dB(C)

These symbols are often used to denote the use of different weighting filters, used to approximate the human ear's response to sound, although the measurement is still in dB (SPL). Other variations that may be seen are dBA or dBA. According to ANSI standards, the preferred usage is to write LA = x dB. Nevertheless, the units dBA and dB(A) are still commonly used as a shorthand for A-weighted measurements. Compare dBc, used in telecommunications.

Die Anmerkung von Sengspiel bezieht sich darauf, daß die Gewichtungskurve von dB SPL auf dB (A) eine empirische ist, und daher nicht mittels einer Formel umgerechnet werden kann.

Dazu siehe auch:

On dB SPL to dBA
Here are the numbers for A, C and D-filter
Freq A C D
10 -14.3 -26.6
12.5 -63.4 -11.2 -24.6
16 -56.7 -8.5 -22.6
20 -50.5 -6.2 -20.6
25 -44.7 -4.4 -18.7
31.5 -39.4 -3 -16.7
40 -34.6 -2 -14.7
50 -30.2 -1.3 -12.8
63 -26.2 -0.8 -10.9
80 -22.5 -0.5 -9
100 -19.1 0.3 -7.2
125 -16.1 -0.2 -5.5
160 -13.4 -0.1 -4
200 -10.9 0 -2.6
250 -8.6 0 -1.6
315 -6 0 -0.8
400 -4.8 0 -0.4
500 -3.2 0 -0.3
630 -1.9 0 -0.5
800 -0.8 0 -0.6
1000 0 0 0
1250 0.6 0 2
1600 1 -0.1 4.9
2000 1.2 -0.2 7.9
2500 1.3 -0.3 10.4
3150 1.2 -0.5 11.6
4000 1 -0.8 11.1
5000 0.5 -1.3 9.6
6300 -0.1 -2 7.6
8000 -1.1 -3 5.5
10000 -2.5 -4.4 3.4
12500 -4.3 -6.2 1.4
16000 -6.6 -8.5 -0.7
20000 -9.3 -11.2 -2.7

freq. A C D

Torben Poulsen, Department of Acoustic Technology
Building 352, Technical University of Denmark
DK-2800 Lyngby, Denmark
Voice: +45 4525 3940 (direct); +45 4588 1622 (Departm.)
Fax: +45 4588 0577
E-mail: tp@dat.dtu.dk http://www.dat.dtu.dk/

 

[pico]

Denn dB(A) *ist* db SPL, nur mit einer Gewichtung, die dem menschlichen Hörempfinden entspricht.

und

daß die Gewichtungskurve von dB SPL auf dB (A) eine empirische ist, und daher nicht mittels einer Formel umgerechnet werden kann.

für mich widerspricht sich da was ganz gewaltig... irgendwie hast Du da für mich Äpfel und Birnen als Obst in einen Topf geschmissen.