Hallo Forum,
da quasi dazu aufgefordert, hier nun also unser Versuch etwas Licht ans Dunkel der Vermutungen zu bringen. Verstehts bitte nicht als Besserwisserei, sondern als technische Info, so wie die Dinge physikalisch sind. Viel Spass!
Verschiedene Messverfahren und wie können Daten aus verschiedenen Messmethoden verglichen werden?
Zunächst mal zu der Frage wie messen wir und was geben wir danach offiziell an:
Alle Maximalpegelangaben in den d&b Datenblättern sind real gemessene Daten. Sie werden ermittelt per Messung im reflexionsarmen Halbraum bzw. im Freien, in einer der Größe und dem Prinzip des zu messenden Systems angemessenen Entfernung. Anschliessend werden die ermittelten Werte auf 1m Entfernung und Vollraumbedingungen umgerechnet. Ohne wenn und aber, ohne Ausnahmen.
Das verwendete Signal in unsere d&b Systemverstärker ist ein breitbandiges PinkNoise (Crestfaktor der Quelle ist 4.0). Gemessen wird mit kalibriertem Pegelmesser (CEL oder Neutrik-Cortex) im Peak-Mode und mit linearer Frequenzbewertung. Dies ist auch so in unseren Dokumentationen angemerkt.
Der Peak Messmodus eines Pegelmessgeräts misst den Scheitelwert der auftretenden Signalspitzen. Dieser ist (wie die Bezeichnung "Peak" schon vermuten lässt)
a) im Falle eines Sinussignals 3dB über dem RMS Wert. (Crestfakor eines Sinussignals: 1,41; entsprechend 3dB) und
b) bei einem Signal mit Crestfaktor 4 (entsprechend 12dB) demzufolge 12dB Peakwert über dem RMS Wert. In Worten: die Peaks eines Signals können die angegebenen Werte dann erreichen solange das Verhältnis Peak/RMS (der Crest Faktor eben) grösser/geich 4 ist. Angaben von RMS Werten erfordern eigentlich zwangsläufig auch die Angaben von Zeitkonstanten.
Warum verwenden wir genau dieses Testsignal?
Analysiert man Musiksignale und ermittelt deren Crestfaktoren (was dank digitalem Speicheroszilloskop heutzutage eine recht einfache Übung ist), so kommt man zu dem Ergebnis, daß heftig komprimierte Livemusik oder "modern-dicht" gemasterte Konservenmusik Crestfaktoren in der Größenordnung bis zu 4 aufweisen. Daher ist ein PinkNoise Signal ein praxisrelevantes Testsignal, das ist ja weithin bekannt und bewährt.
Eine Angabe des Peakwertes hat weiterhin praktische Vorteile: zum einen ist der Peakwert unabhängig von der verwendeten Signalform, d.h. es wird auch dann der tatsächliche Scheitelwert eines Signals gemessen wenn dieses stark "deformiert" wird. Zum anderen ist es im wesentlichen der Peakwert, der über das subjektive Lautheitsempfinden entscheidet.
Ein weiteres Kriterium welches für eine Peakwertmessung spricht ist die Tatsache, dass der Peakwert bei Überschreiten einer Limiterschwelle (bzw. im Extremfall beim Erreichen einer Clippinggrenze eines Verstärkers) nicht oder nur unwesentlich zunimmt. Die bei weiterer Pegelerhöhung stattfindende Signalkompression durch den Limiter würde den RMS-Wert erhöhen, den Peakwert jedoch weitgehend konstant lassen.
Eine andere Messmethode, die in letzter Zeit immer mehr Verbreitung findet, ist die Maximalpegelmessroutine aus dem MonkeyForest-Meßsystem (von Anselm Goertz und Swen Müller; http://www.monkeyforest.de
Hier werden Sinusbursts von ca. 186ms Burstlänge solange im Pegel erhöht, bis das zu messende System einen voreingestellten Klirrfaktorwert erreicht oder eine Limitierung im Signalweg detektiert wird. Die üblicherweise verwendeten Klirrfaktor-Grenzwerte, so auch bei den Messungen wie sie im Production Partner Magazin im Rahmen von Testberichten veröffentlicht werden, liegen bei 3% und 10%.
Bei dieser Messungen werden die ersten 92ms nicht bewertet, sondern dienen in erster Linie dazu die Peaklimiter ansprechen zu lassen. Bewertet werden die zweiten 92ms des anliegenden Signals. Dieses Messverfahren misst also frequenzabhängig den RMS-Pegel, den ein System nach Ansprechen der Peak-Limiter, aber vor dem Einsatz des Thermo-Limiters abgeben kann. Es berücksichtigt nicht die Fähigkeit vieler Systeme, kürzere Peaks ohne, bzw. ohne vollständiges Ansprechen der Limiter mit deutlich höherem Pegel durchzulassen. Limiterkennlinien lassen sich bekanntlich ja gezielt anpassen. Peaks, wie sie in Musiksignalen oder PinkNoise auftreten sind praktisch immer erheblich kürzer als die verwendeten Sinusbursts.
In der Praxis liegen die Peakmesswerte je nach Bandbreite des zu betrachteten Systems zwischen 5 und 12 dB über den RMS-Messwerten bei 186ms Sinusbursts. Der Grund hierfür ist recht einfach: Bei der Sinus-Burst Methode wird immer nur eine einzelne Frequenz gemessen. Hier stimmt dann auch eine Rechnung mit Sensitivity (bei der gerade anliegenden Frequenz) und der vom Controller bei eben dieser Frequenz erlaubten RMS-Ausgangsspannung (woraus sich eine wiederum von der Impedanz bei dieser Frequenz abhängige Leistung ergibt...). Betreibt man ein System jedoch mit breitbandigem Signal, so wird es dieses Frequenzgemisch mit einem höheren Pegel abgeben können als ein rein monofrequentes Signal.
Dies hat auch überhaupt nichts mit höheren Klirrfaktoren zu tun. Wie jeder erfahrene User eines d&b Systems weiss, und was auch recht eindeutig aus den in diversen Testberichten veröffentlichten Maximalpegelmessungen nach der MonkeyForest-Methode hervorgeht, wird ein d&b System über weite Frequenzbereiche nicht einmal 10% Klirrfaktor erreichen, da dies von den Systemlimitern schlichtweg nicht erlaubt wird. (siehe hierzu: Dr.Swen Müller: "Maximalpegel - wie messen wir" Production Partner 12/2000; S114).
Noch etwas zum Klirrfaktor: wer davon ausgeht daß es möglich sei v.a. im Hochtonbereich mit Klirrfaktoren deutlich unter 10% zeitgemäße Pegel zu erzeugen, der muss hier leider entäuscht werden. Bei den im allgemeinen verwendeten Schallwandlern die der Lage sind diese Pegel zu erzeugen, verbieten dies die Gesetze der Thermodynamik. Es ist manchmal schon etwas schade, aber die Physik gilt halt leider gleichermassen überall.
Übrigens, dass eine B2 im Original-Diskussionbeitrag dieses Forums von einem Absatz zum nächsten immer lauter wird, ist uns jedoch in der Tat nicht ganz klar. Vielmehr stellt sich hier die Frage warum aus dem Production Partner Test einer B2 (übrigens in Ausgabe 2/1995) einerseits zitiert wird, andererseits der bei eben diesem Test ermittelte Maximalpegel (nach der MonkeyForest-Methode) unerwähnt bleibt.
Abschliesend nochwas zu Sensitivity Angaben: unserer Meinung nach machen für integrierten Systeme (Controller/Amp/Box) Sensitivity Angaben 1W/1m keinen Sinn. Um eine (frequenzabhängige) Sensitivity zum jeweligen Maximalpegel (natürlich auch frequenzabhängig) hochrechnen zu können, ist auch die vom Limiter zugelassenen (frequenzabhängige) maximale Ausgansspannung des Controllers notwendig. Dieser Controllerwert in Kombination mit der Impedanz des Lautsprechers (frequenzabhängig) lässt erst eine Berechnung des SPLmax zu, frequenzabhängig natürlich wieder. Wie eingangs schon erwähnt ziehen wir zur SPLmax Angabe real gemessene breitbandige Messwerte heran, anstatt uns auf rein theoretische "1W/1m mal Verstärkerwatt" zu beschränken.
So, hoffentlich trägts etwas zur Transparenz bei und die/der Eine oder Andere sieht sich in Zukunft Datenblätter etwas differenzierter an.
Mit freundlichen Grüssen ab ins Forum
Dipl.Phys. Matthias Christner
d&b audiotechnik AG
Entwicklung Elektroakustik
Werner "4" Bayer
d&b audiotechnik AG
Produktmanagement