Phon (Akustik)

Das Phon ist die Maßeinheit der psychoakustischen Größe Lautstärkepegel. Neben der Lautheit in Sone wird der Lautstärkepegel in Phon dazu benutzt, die empfundene Lautstärke zu beschreiben, mit der ein Mensch ein Schallereignis als Hörereignis wahrnimmt.

Der Wert in Phon gibt an, welchen Schalldruckpegel (in dB) ein Sinuston mit einer Frequenz von 1000 Hz besitzt, der gleich laut wie das Schallereignis empfunden wird. Durch diesen Vergleich der empfundenen Lautstärke eines beliebigen Schallsignals mit der Lautstärke eines Referenzsignals (dem Sinuston bei 1000 Hz) ist es möglich, die Hörempfindung mit einem Pegelwert zu beschreiben, der unabhängig vom Spektrum des Signals ist.

Für reine Sinustöne wird die Abhängigkeit der Lautstärkeempfindung von der Frequenz in den Kurven gleicher Lautstärkepegel (Isophonen) beschrieben (siehe Grafik mit alter Norm - neue Norm ist ISO 226:2003). Die unterste dieser Kurven beschreibt den Verlauf der Hörschwelle und liegt bei 3 phon, da ein 1000 Hz-Ton (das Referenzsignal für die Phon-Definition) erst ab einem Schalldruckpegel von 3 dB wahrgenommen werden kann. Die Schmerzschwelle liegt bei etwa 130 phon. Lautere Geräusche werden als Schmerz wahrgenommen und können selbst bei kurzzeitiger Einwirkung zu Hörschäden führen.

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Lautstärke versus Lautheit

Die Größe des Lautstärkepegels in Phon dient der Verknüpfung von empfundenen Lautstärken mit Pegelwerten. Ein quantitativer Vergleich unterschiedlicher Lautstärken ist über die Phon-Skala dagegen nur eingeschränkt möglich:

• Zum Einen ist der Phonwert nicht proportional zur wahrgenommenen Lautstärke: Ein Geräusch mit 80 phon wird nicht doppelt so laut empfunden wie ein Geräusch mit 40 phon, sondern 16-mal so laut. Der Lautstärkepegel ist, mathematisch ausgedrückt, „nicht verhältnisskaliert“.
• Zum Anderen führt eine gleiche Änderung des Phon-Wertes nicht im gesamten Pegelbereich zu einer gleichen Änderung der wahrgenommenen Lautstärke. So ergibt eine Erhöhung des Phonwerts von 10 auf 20 phon eine Versechsfachung der empfundenen Lautstärke. Eine Erhöhung des Phonwerts von 50 auf 60 phon führt dagegen nur zu einer Verdoppelung der empfundenen Lautstärke.

Insofern ist noch eine weitere Größe zur psychoakustischen Beurteilung der Lautstärke notwendig, die einen möglichst linearen Zusammenhang zwischen objektivem Zahlenwert und psychoakustischem Effekt besitzt. Dieses wird von der psychoakustischen Größe Lautheit mit ihrer Einheit sone geleistet: Einem Geräusch, welches den Lautstärkepegel 40 phon besitzt, wird per definitionem die Lautheit "1 sone" zugewiesen. Ein Geräusch, welches doppelt so laut empfunden wird, besitzt die doppelte Lautheit (also 2 sone), usw. Oberhalb von 40 phon besteht ein logarithmischer Zusammenhang zwischen Sone und Phon (siehe Bild); eine Zunahme des Lautstärkepegels um 10 phon entspricht hier einer Verdoppelung der empfundenen Lautstärke. Z. B. wird ein Geräusch der Lautstärke 100 phon 64-mal so laut wahrgenommen wie ein Geräusch mit 40 phon.

Lärmmesstechnik

In der Lärmmesstechnik hat das Phon wenig Bedeutung. Zur Lärmmessung wird entweder der bewertete Schalldruckpegel gemessen (bei den meisten gesetzlichen Richtlinien wird eine Messung mit dem A-Bewertungsfilter verlangt), bei denen die systematischen Fehler dieses Verfahrens in Kauf genommen werden, oder aus dem Schallereignis wird die Lautheit in sone bestimmt.

Das Phon spielt allerdings dann eine Rolle, wenn Schalldruckpegel und Lautheit verglichen werden sollen. So bietet z. B. das Lautheitsmessverfahren nach Zwicker die Möglichkeit, sowohl die Lautheit in sone, als auch den Lautstärkepegel in Phon zu bestimmen. Der Lautstärkepegel in Phon erlaubt dann den direkten Vergleich mit bewerteten Schalldruckpegel-Messungen in dB(A) und eine leichtere Bewertung von Unterschieden.

Unterschiedsschwelle

Ein Lautstärkeunterschied von etwa 1 phon liegt als Unterschiedsschwelle gerade so an der Grenze der Erkennbarkeit. Deshalb ist es weder nötig noch sinnvoll, Bruchteile eines Phon anzugeben.

Siehe auch

• Mel, Hörversuch