Die echte Loudnesskorrektur
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Wie arbeitet eine Loudness-Korrektur?
Auf jeden Fall nicht so, wie sie allgemein dargestellt wird
Erfahren Sie die wirklichen Zusammenhänge und die Anforderungen an eine richtige Korrektur
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Fletcher-Munson-Kurven
Die folgende Skizze zeigt den Frequenzgang des menschlichen Ohres in Abhängigkeit von der Lautstärke. Dabei ist zu beachten, dass es sich bei den einzelnen Kurven um den Pegel der Schallquelle handelt, der eingestellt werden muss, um alle Frequenzen gleich laut zu empfinden. Somit bedeutet eine steigende Kurve eine geringere Empfindlichkeit des Gehörs.
Die Ermittlung einer solchen Kurvenschar geschah in aufwändigen Messverfahren an Testpersonen. Dazu wurden alle Frequenzen durchgestimmt und in der Regel durch Befragung festgestellt, wie sich die empfundene Lautstärke der einzelnen Frequenzen im Vergleich zum Pegel eines 1kHz-Tones verhält.
Weitere verfeinerte Messverfahren kamen im Laufe der Zeit hinzu. Deshalb gibt es auch noch andere leicht abweichende Kurven die mit anderen Testpersonen und anderen Messverfahren erstellt wurden. Daher sollten solche Kurvenscharen auch nur als Anhaltspunkt und nicht als absolute Referenz betrachtet werden. Auf jeden Fall kann man aber die Tendenz der Lautheitempfindung des Gehörs feststellen. Die Skizze zeigt die am häufigsten gebrauchte Fletcher-Munson-Kurven.
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Wie sollten diese Kurven interpretiert werden?
Wie schon gesagt sind alle Frequenzen in Bezug auf 1kHz dargestellt (man hätte auch jede beliebige andere Frequenz wählen können). Nehmen wir uns mal eine bestimmte Kurve heraus und zwar die Kurve auf der 100dB Linie (auch 100 Phon).
Bei z.B. 4kHz liegt die Kurve auf 89dB und bei 50Hz auf 110dB.
Also ist die Empfindlichkeit des Gehörs bei 4kHz um 11dB höher, und bei 50Hz um 10dB geringer, als bei 1kHz.

Nun sollte man aber nicht auf die Idee kommen, diese "Schlangenlinien" korrigieren zu müssen.
Das Ohr nimmt alle Schallquellen von 100dB Schalldruck in der gezeigten Kurve wahr, und daher sollte auch ein Lautsprecher bei 100dB Originallautstärke und 100dB Abhörlautstärke einen linearen Frequenzgang abstrahlen. Deshalb nehmen wir diese Kurve in den nächsten Beispielen mal als Referenzlinie.
Jetzt ahnt man schon den Haken an der Sache: Ein linear abgeglichener Lautsprecher kann den Schall nur dann originalgetreu wiedergeben, wenn man in der originalen Lautstärke abhört. Stellt man jetzt leiser als die Originallautstärke, nimmt das Ohr den Schall mit einem anderen Frequenzgang wahr.

Wie muss eine richtige Loudnesskorrektur arbeiten?
Wie schon erwähnt, darf die "Schlangenlinie" einer einzelner Kurve nicht ausgeglichen werden, da diese dem natürlichen Hörempfinden entspricht. Nein - es muss die Differenz der einzelnen Linien zueinander ausgeglichen werden.
Man schaue z.B. auf die 60dB Linie. Hier liegt der 4kHz Punkt bei ca. 52dB und der 50Hz Punkt bei ca. 78dB. Somit ist die Empfindlichkeit des Gehörs bei 4kHz nur noch um 8dB höher, und bei 50Hz um 18dB geringer, als bei 1kHz.

Eine Loudnesskorrektur muss jetzt diese Differenz ausgleichen!!
Wenn also im o.g. Beispiel die Abhörlautstärke um 40dB gegenüber der Originallautsärke abgesenkt wird (statt 100dB jetzt 60dB), dann hat sich die Empfindlichkeit des Gehörs bei 4kHz um 3dB verringert und bei 50Hz um 8dB verringert.
Man kann sich das vielleicht besser vor Augen führen, wenn man die 100dB- und die 60dB-Kurve übereinander legt.
Eine Loudnesskorrekur müsste also bei einer Abhörlautstärke, die 40dB unter der Originallautstärke liegt, eine Kurve aufweisen, die 50Hz um 8dB und 4kHz um 3dB anhebt.
Bei noch kleinerer Lautstärke verändert sich die Korrekturkurve bei Frequenzen unterhalb 50Hz besonders stark (bis über 20dB bei 20Hz).

Das Loudnessfilter muss also nur die Differenzen der einzelnen Kurve ausgleichen - und nicht mehr. Wären alle Kurven übereinander gelegt deckungsgleich, dann wäre der Frequenzgang des Gehörs bei jeder Lautstärke gleich, und eine Korrektur wäre nicht nötig und sogar falsch.


Die meisten Loudness-Schaltungen heben den Hochtonbereich fast genauso stark an, wie den Tieftonbereich
(sog. Badewannenkurve). Das ist schlicht und ergreifend falsch und trägt mit dazu bei, dass Loudness-Schaltungen wegen des folglich aufgeweichten Klangs oft abgelehnt werden.
Die vorherige Grafik ganz oben zeigt eindeutig, dass die einzelnen Kurven im Mittel- und Hochtonbereich bei den verschiedenen Lautstärken nur ganz wenig im Verhältnis zueinander abweichen und die größte Veränderung im Tieftonbereich stattfindet.
Im obersten Frequenzbereich findet sogar fast gar keine Änderung statt.

Diese Skizze zeigt die Kurve der True-Loudnessfunktion des LDX.
Diese Kurve ist gemittelt und lehnt sich auch an die neuere ISO 226:2003 an. Sie zeigt die erforderliche Einstellung des Loudness-Potis bei einem Abhörpegel von 20, 40 und 50dB unterhalb der Originallautstärke. Dazu sind die o.g. 100dB Originallautstärke nur ein Beispiel. Man könnte die linke Skala von 30-100dB genausogut von 10-80dB beschriften.
< Poti-Skala
Linksanschlag entspricht 50dB unterhalb der Originallautstärke. Rechtsdrehung verringert den Einfluss dieser Kurve bis am Rechtsanschlag keine Beeinflussung des Signals mehr stattfindet.
Die Skalierung des Potis ist also kein Absolutmaß; es wird auf den zum Originalpegel verringerten Abhörpegel eingestellt. Bei z.B. einer Originallautstärke von ca. 80dB und einer tatsächlich eingestellten Hörlautstärke von 70dB wird das Loudness-Poti auf -10dB eingestellt. Somit findet in diesem Falle nur eine kleine Veränderung statt. Das Loudness-Poti ist nicht zu verwechseln mit dem weiterhin erforderlichen Lautstärke-Poti des vorhandenen Verstärkers.
   Abhörpegel (ca.)

 50dB   = sehr leise
 60dB   = kleine Zimmerlautstärke
 70dB   = hohe Zimmerlautstärke
 80dB   = laut
 100dB = sehr laut


Ein völlig perfekter Ausgleich ist jedoch nicht möglich, da folgende Faktoren dem entgegenwirken:
1. Es gibt unterschiedlich gemessene Hörkurven mit leichten Abweichungen
2. Meist ist die Originallautstärke nicht genau bekannt
3. Der Abhörpegel bei der Tonmischung ist nicht bekannt
4. Die tatsächlich gehörte Lautstärke wird nur geschätzt
5. Der Hörfrequenzgang ist nicht bei allen Menschen gleich
6. Schaltungstechnisch ist eine einstellbare und gleichzeitig immer präzise Kurve kaum realisierbar

Das ist auch alles nicht so tragisch, da unser Gehör die fantastische Eigenschaft besitzt, im Zusammenspiel mit dem Gehirn einen realitiv guten Ausgleich des Hörfrequenzgangs vorzunehmen. Ähnlich der Regulierung des Auges bei unterschiedlichen Helligkeits- und Farbwerten.
Am besten gelingt die Einstellung nach Gehör, hier hat man schnell "seine Einstellung" gefunden.


Man muss also selbst die Korrektur bei verschiedenen Abhörlautstärken einstellen
Warum ist bei einer präzisen Verwirklichung der Loudness-Schaltung keine feste Abhängigkeit zum Drehwinkel des Lautstärke-Potis möglich? Das wäre zwar viel einfacher, aber wie schon erwähnt, korrigiert man nur, wenn man leiser als die Originallautstärke hört, und das ist nicht bei jeder Potistellung identisch. Hört man z.B. ein Hörspiel mit ca. 70dB, was einer guten Zimmerlautstärke entspricht, steht das Lautstärkepoti vielleich auf ca. 10.00 Uhr. Hört mann ein lautes Konzert auch auf der 10.00 Uhr Stellung sind das in etwa auch 70dB Abhörlautstärke, jedoch mit dem großen Unterschied, dass das Hörspiel in etwa mit Originallautstärke gehört wird, das Konzert jedoch 30-40dB unter Originallautstärke.
In der 10.00 Uhr Stellung darf das Hörspiel also nicht korrigiert und das Konzert muss entsprechend stark korrigiert werden. Das ist ähnlich auf alle anderen Schallereignisse übertragbar. Somit darf eine Loudnesskorrektur nicht vom Drehwinkel des Lautstärkepotis abhängig sein.

In vielen Loudnessschaltungen findet man aber eben diese Drehwinkelabhängigkeit in Form von elektrischen Anzapfungen an der Poti-Schleifbahn durch entsprechende Kondensator/Widerstands-Netzwerke. Allein die Umsetzung der korrekten Kurven bei verschiedenen Lautstärken ist hier kaum, oder gar nicht möglich. Oft klingt bei leise gestelltem Poti der Mittenbereich viel zu leise und die Höhen werden fast genauso stark angehoben, wie die Bässe. Also unnatürlich.
Auch ist durch Wirkungsgradunterschiede der Lautsprecher, oder durch Unterschiede in den Eingangspegeln der Geräte ohnehin kein fester Bezug der Lautstärke zum Drehwinkel des Potis möglich.
Manche haben es sich noch einfacher gemacht, indem sie für die Loudnesskorrektur einen Schalter einsetzen. Ein Komentar hierzu ist wohl überflüssig.

Wir haben das Gefühl, dass die Ursache der vielen kontroversen Diskussionen über dieses Thema hauptsächlich in der Tatsache besteht, dass viele Loudness-Schaltungen schlicht und ergreifend falsch, oder sehr oberflächlich konstruiert sind, bzw. dem Anwender das richtige Verständnis fehlt.
Die Aussage, der lineare Frequenzgang einer Box sei unbedingt vorrangig und der pegalabhängige Frequenzgang des Gehörs müsse nicht beachtet werden, wird oft mit einem gewissen Ausschließlichkeitsanspruch gemacht. Aus diesem Lager werden Loudnesskorrekturen manchmal vollständig abgelehnt. Es werden dabei Argumente, oder vielmehr Behauptungen vorgebracht, die jeder wissenschaftlichen Beweisführung entbehren. Solche Äußerungen wirken wie eine unverrückbare abgeschlossene Meinung, die jedoch mit der Wirklichkeit kollidiert.

Unsere Schaltung erfordert zwar eine etwas mühseligere Einstellung, jedoch bei richtigem Verständnis der Zusammenhänge und einer Eingewöhnungsphase kann man eine Einstellung finden, die dem eigenen natürlichen Lautheitsempfinden gerecht wird. Dann kann es sogar sein, dass man bei jeder Lautsärkeeinstellung das Gefühl hat, in Originallautstärke zu hören.
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