Lärmampel online

Eine Lärmampel vergleicht den Geräuschpegel im Raum fortlaufend mit einem Grenzwert und zeigt das Ergebnis als Farbe. Liegt der Pegel deutlich darunter, leuchtet Grün. Nähert er sich der Grenze, folgt Gelb, ab dem Grenzwert selbst Rot. So sieht die Klasse ohne Zahl und ohne Ermahnung, ob ihre Lautstärke zur Arbeitsform passt. Eine Lautstärkeampel als Gerät arbeitet nach demselben Prinzip, nur mit eigenem Mikrofon.

Die Ampel auf dieser Seite misst mit dem eingebauten oder einem angeschlossenen Mikrofon. Sie gewichtet den Schall nach der A-Bewertung, wie es ein Schallpegelmesser tut, und schätzt daraus einen Pegel in dB(A). Voreingestellt ist ein Grenzwert von 68 dB(A) für Einzelarbeit mit leisen Gesprächen. Der gelbe Bereich beginnt 5 dB darunter. Die Anzeige „Stabil“ nimmt den Median der letzten 5 s. Ein Husten oder ein fallendes Lineal färbt die Ampel deshalb nicht rot, wohl aber ein Raum, der laut bleibt.

Ohne Kalibrierung ist jede Zahl eine Schätzung, denn jedes Mikrofon ist anders empfindlich. Für die Farben reicht das, weil sich der Grenzwert mit einem Klick aus dem Raum selbst übernehmen lässt. Ein Abgleich mit einem Schallpegelmesser macht die Werte belastbarer. Aufgenommen, gespeichert oder gesendet wird dabei nichts, denn der Ton bleibt im Gerät und wird dort nur zu Pegeln verrechnet.

Die Unfallkasse Berlin deutet die Farben solcher Ampeln in ihrer Broschüre „Auf dem Weg zur leisen Kita“ ähnlich. Grün steht dort für angenehm, Gelb für einen gesteigerten Lärmpegel, Rot für zu laut. Feste Dezibelwerte für die Farben schreibt keine Vorschrift vor, deshalb lässt sich jede Grenze hier frei wählen.

Für die ganze Klasse sichtbar wird die Anzeige im Vollbildmodus. Über einen Beamer oder eine digitale Tafel füllt sie die Fläche; im Querformat steht das Licht neben dem Text, im Hochformat darüber. Auf dem iPhone legt sich stattdessen eine dunkle Fläche über die Seite. Wo der Browser es unterstützt, bleibt der Bildschirm während der Messung wach. Die Leertaste pausiert, F öffnet das Vollbild, die Pfeiltasten verschieben den Grenzwert um je ein Dezibel, und Esc beendet das Vollbild.

Für Stillarbeit oder eine Klassenarbeit legt die Ampel die Schwelle für Rot auf 50 dB(A), für Gruppenarbeit auf 76 dB(A). Diese Voreinstellungen sind eine eigene Festlegung dieser Seite. Jede liegt einige Dezibel über dem Pegel, den die Übersichtsarbeit von Shield, Greenland und Dockrell aus dem Jahr 2010 für die jeweilige Tätigkeit in Grundschulklassen nennt. Arbeitet die Klasse wie geplant, bleibt die Ampel so grün.

Die Schaltfläche „Grenzwert aus dem Raum übernehmen“ legt die Grenze 3 dB über den stabilen Pegel, der gerade gemessen wird. Gedacht ist sie für einen Moment, in dem die Klasse so arbeitet, wie es passt, etwa mit Flüstern in der Einzelarbeit. Das funktioniert mit jeder Anzeige, auch mit Fast oder Slow. Eine eigene Grenze reicht von 30 dB(A) bis 110 dB(A), der gelbe Bereich von 1 dB bis 20 dB darunter.

Viele Ampeln aus dem Handel haben einen Regler für die Empfindlichkeit, mit Stufen ohne Einheit. Hier steht die Schwelle in Dezibel, sodass derselbe Wert morgen dasselbe bedeutet, solange dasselbe Gerät misst. Liegt schon der Ruhepegel des Raums nahe an der Grenze, etwa durch Lüftung oder Straßenlärm, bleibt die Ampel dauerhaft gelb. Dann passt eine höhere Grenze oder ein schmalerer gelber Bereich besser zum Raum.

Als akustisches Signal spielt die Seite auf Wunsch einen kurzen Gong aus zwei Tönen, sobald die Ampel neu auf Rot springt. Handys, die es zulassen, vibrieren dazu. Den eigenen Gong rechnet die Messung nicht mit. Ab Werk ist der Warnton aus.

Zum Lautstärke messen braucht die Seite die Mikrofonfreigabe im Browser. Ein Klick auf „Mikrofon starten“ löst die Abfrage aus. Solange das Mikrofon läuft, zeigt der Browser sein Aufnahmesymbol, und „Mikrofon ausschalten“ gibt es wieder frei. Hat das Gerät mehr als ein Mikrofon, etwa zusätzlich ein USB-Mikrofon, erscheint eine Auswahl.

Aus dem Signal wird dann ein Schallpegel. Die Web-Audio-Schnittstelle des W3C liefert das Frequenzspektrum von Blöcken mit 4.096 Abtastwerten, bei 48 kHz rund 85 Millisekunden. Jede Frequenz wird nach der A-Bewertung der Norm IEC 61672-1 gewichtet und danach wieder zu einem Pegel zusammengezählt. Die A-Bewertung bildet nach, dass das Ohr tiefe Töne bei gleichem Schalldruck leiser wahrnimmt. Ein Ton mit 100 Hz geht mit -19,1 dB ein, einer mit 1 kHz mit 0 dB, einer mit 2 kHz mit +1,2 dB.

Das Dezibel ist ein logarithmisches Maß: 3 dB mehr bedeuten die doppelte Schallenergie, 10 dB mehr die zehnfache. Der Browser misst zunächst in dBFS, also in Dezibel bezogen auf die digitale Vollaussteuerung. 0 dBFS ist das stärkste Signal, das der Wandler darstellen kann. Ein Offset übersetzt das in dB(A). Voreingestellt steht die Vollaussteuerung für 120 dB, denn digitale MEMS-Mikrofone wie das ICS-43434 von TDK InvenSense sind mit -26 dBFS bei 94 dB angegeben.

Die Zeitbewertungen Fast und Slow stammen aus derselben Norm, mit 0,125 s und 1 s. Nach dem Ende eines Geräuschs fällt Fast um 34,7 dB pro Sekunde, Slow nur um 4,3 dB. Die dritte Einstellung, „Stabil“, ist eine eigene Festlegung dieser Seite. Sie nimmt den Median der Fast-Werte aus den letzten 5 s, also den statistischen Pegel L50. Die Z-Bewertung lässt schließlich alle Frequenzen ungewichtet.

Ja, als Schätzung. Handy, Tablet und Laptop zeigen verlässlich, ob es lauter oder leiser wird, ihr absoluter Wert kann aber mehrere Dezibel danebenliegen. Kardous und Shaw vom US-Arbeitsschutzinstitut NIOSH sahen sich 2014 mehr als 130 iOS-Apps an und prüften 10 davon, dazu 4 von 62 Android-Apps. Die zwei genauesten Apps lagen A-bewertet im Mittel innerhalb von 0,52 dB, zwei weitere innerhalb von 2 dB.

Die Unterschiede beginnen beim Mikrofon. Laut ihren Datenblättern liegen das ICS-43434 von TDK InvenSense und das IM69D130 von Infineon in der Empfindlichkeit 10 dB auseinander. Gehäuse, Treiber und Betriebssystem verschieben den Wert zusätzlich. Mit kalibrierten externen Mikrofonen kamen Kardous und Shaw 2016 auf Abweichungen innerhalb von 1 dB. Für seine eigene App unter iOS gibt das NIOSH eine Genauigkeit von 2 dB an.

Hinzu kommt die Sprachverarbeitung, die Browser für Videotelefonate mitbringen. Die Seite bittet den Browser, Echounterdrückung, Rauschunterdrückung und automatische Verstärkung abzuschalten; die W3C-Spezifikation „Media Capture and Streams“ sieht dafür eigene Schalter vor. Nicht jeder Browser bietet alle drei an. Bestätigt der Browser nicht, dass alle drei aus sind, erscheint ein Hinweis, dass der Pegel weniger zuverlässig sein kann. Ob Betriebssystem oder Hardware zusätzlich regeln, lässt sich im Browser nicht prüfen.

Eine Kalibrierung gleicht diese Unterschiede für ein Gerät aus. Sie ersetzt den angenommenen Offset durch einen, der zu diesem Mikrofon passt, und braucht vier Schritte.

1. Ein Schallpegelmessgerät auf A-Bewertung und Slow stellen und direkt neben das Gerät legen.
2. Ein gleichmäßiges, gut hörbares Geräusch abspielen, etwa Regenrauschen aus einem Lautsprecher, und das Mikrofon starten.
3. Den Wert des Messgeräts eintippen und „Kalibrieren“ wählen. Der Offset ist dann dieser Wert minus dem aktuellen Slow-Pegel in dBFS.
4. Der Offset muss zwischen 60 dB und 160 dB liegen und bleibt nur in diesem Browser gespeichert. Ein Wert aus einem Datenblatt lässt sich auch direkt eintippen.

Auch kalibriert bleibt die Seite eine Lernhilfe und kein Messgerät. Die Norm IEC 61672-1 teilt Schallpegelmesser in Klasse 1 und Klasse 2 ein, wobei Klasse 2 weitere Toleranzen erlaubt. Für eine genaue Messung der Lärmexposition verlangt das Arbeitsblatt IFA-LSA 01-400 der DGUV ein Gerät der Klasse 1. Eine solche Klasse beansprucht diese Seite nicht, und ein Handy wird durch den Abgleich auch nicht geeicht.

In Grundschulklassen liegen die Mittelungspegel während des Unterrichts oft zwischen 70 und 77 dB(A). Das berichten Klatte, Meis, Nocke und Schick 2002 im Forschungsmagazin EINBLICKE der Universität Oldenburg. Im Sportunterricht treten nach ihrem Bericht mitunter Pegel von 90 bis 100 dB(A) auf. Damit Sprache gut verständlich bleibt, sollte die Stimme der Lehrkraft nach ihren Angaben 10 bis 15 dB über dem Störgeräusch liegen.

Die Sprachverständlichkeit hängt also am Abstand zwischen Stimme und Hintergrund. Die Weltgesundheitsorganisation WHO nennt in ihren Guidelines for Community Noise von 1999 für anspruchsvolle Inhalte in der Schule mindestens 15 dB Abstand. Ruhiges Sprechen erreicht in einem Meter Entfernung 45 bis 50 dB(A), Rufen liegt etwa 30 dB darüber.

Wie laut eine Klasse wird, hängt auch von der Raumakustik ab. Die Nachhallzeit gibt an, wie lange ein Geräusch im Raum nachklingt; ist sie lang, verschwimmt Sprache. Die ASR A3.7 nennt für belegte Unterrichtsräume eine Soll-Nachhallzeit, die mit dem Raumvolumen wächst, für 210 m³ etwa 0,6 s. Die WHO gibt für Klassenräume rund 0,6 s an. Mit der Hörsamkeit von Räumen befasst sich zudem die Norm DIN 18041.

Für Lehrkräfte setzt die Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A3.7 Maßstäbe am Arbeitsplatz. Tätigkeiten mit hoher Konzentration oder hoher Sprachverständlichkeit gehören zur Tätigkeitskategorie I mit einem Beurteilungspegel von höchstens 55 dB(A). Als Beispiel nennt die Regel ausdrücklich „Prüfungen im akademischen oder schulischen Bereich“. Der Mittelungspegel der Ampel ist mit diesem Wert vergleichbar, aber kein Beurteilungspegel. Dieser kann Zuschläge enthalten, folgt einem eigenen Verfahren und erfasst nur Tätigkeiten, die mindestens eine Stunde am Tag dauern.

Die 35 dB(A), die die ASR A3.7 für den Klassenraum empfiehlt, sind dagegen kein Ziel für eine arbeitende Klasse. Sie betreffen Hintergrundgeräusche, also Lärm von außen und aus der Haustechnik wie der Lüftung, ohne die Geräusche des Unterrichts. Ebenso meint die WHO mit 35 dB den Hintergrundpegel während des Unterrichts. Mit diesen Werten wird ein Raum geplant und geprüft, keine Unterrichtsstunde bewertet.

Für Lehrkräfte gilt beim Lärm die Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV). Sie vergleicht den Tages-Lärmexpositionspegel LEX,8h, die auf eine Achtstundenschicht bezogene Lärmbelastung, mit zwei Auslösewerten. Nach § 6 liegt der untere bei 80 dB(A), der obere bei 85 dB(A). Für Spitzenschalldruckpegel gelten 135 dB(C) und 137 dB(C). Ein getragener Gehörschutz zählt dabei nicht mit.

Anders die maximal zulässigen Expositionswerte nach § 8 Abs. 2: 85 dB(A) und 137 dB(C) gelten am Ohr, also mit der Wirkung des Gehörschutzes. Wird der untere Auslösewert überschritten, stellt der Arbeitgeber Gehörschutz zur Verfügung. Erreicht oder überschreitet die Belastung den oberen, sorgt er dafür, dass die Beschäftigten ihn tragen.

Eine deutsche Besonderheit steht in § 2 Abs. 9: Schülerinnen und Schüler, Studierende und andere in Ausbildungseinrichtungen tätige Personen stehen den Beschäftigten gleich. Die Verordnung schützt damit auch die Klasse, nicht nur die Lehrkraft. Nach § 3 Abs. 3 sind in der Gefährdungsbeurteilung außerdem störende Wirkungen von Lärm zu berücksichtigen, wenn eine Tätigkeit hohe Konzentration und Aufmerksamkeit verlangt.

Die TRLV Lärm der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin hält fest, dass extra-aurale Wirkungen, also Wirkungen außerhalb des Gehörs, schon deutlich unter 80 dB(A) auftreten können. Eine Lärmschwerhörigkeit, also ein bleibender Hörverlust durch Lärm, sollen die Auslösewerte verhindern. Die Unfallkasse Berlin schreibt, dass die üblichen Durchschnittspegel in Kitas keinen bleibenden Hörschaden befürchten lassen. Belastend bleibt der Lärm trotzdem: In einer Befragung, über die Klatte und Kollegen berichten, nannten 75 % der Lehrkräfte Lärm eine erhebliche Belastung.

Mit dem Lärm steigt auch die Stimme. Diesen Lombard-Effekt maßen Bottalico, Passione, Graetzer und Hunter 2017: Unterhalb von etwa 43,3 dB(A) Hintergrundlärm hob sich die Stimme um 0,24 dB je Dezibel Lärm, darüber um 0,65 dB. Eine laute Klasse bringt so auch die Lehrkraft dazu, lauter zu sprechen.

Eine Schätzung liefert der Bereich „Tages-Lärmexpositionspegel“ unter der Ampel. Er nimmt bis zu 4 Abschnitte eines Tages mit Pegel und Stunden; „Mittelungspegel dieser Sitzung für Abschnitt 1 übernehmen“ setzt den Wert der laufenden Sitzung ein. Jeder Abschnitt zählt mit seinem Anteil an 8 Stunden und mit seiner Schallenergie, wie es das Arbeitsblatt IFA-LSA 01-400 der DGUV beschreibt. 5 Stunden bei 72 dB(A), einem Wert aus der Oldenburger Spanne, ergeben 70,0 dB(A). Das liegt unter dem unteren Auslösewert.

Anders im Sport: 2 Stunden bei 90 dB(A) und 3 Stunden bei 72 dB(A) ergeben 84,1 dB(A), also einen Wert zwischen dem unteren und dem oberen Auslösewert. Bei 90 dB(A) ist der untere Auslösewert schon nach 0,8 Stunden erreicht, der obere nach 2,53 Stunden. Weil jede Halbierung der Zeit 3 dB mehr erlaubt, entsprechen auch 83 dB(A) über vier Stunden dem unteren Auslösewert.

Das Arbeitsblatt der DGUV rechnet als Beispiel 2 eine Schicht von 7 Stunden mit vier Pegeln von 75 bis 98 dB(A) durch und kommt auf 88,5 dB(A). Der Rechner landet beim selben Wert, wie die Referenzfälle zeigen. Ein Gerät auf dem Pult misst allerdings nicht am Ohr, und ohne Kalibrierung ist schon der Pegel geschätzt. Das Ergebnis ist eine Orientierung und ersetzt keine Gefährdungsbeurteilung.

Während die Ampel läuft, sammelt sie die Werte der Sitzung. Dazu gehören die gemessene Zeit, der Mittelungspegel Leq, der höchste Fast-Pegel und die Anteile von Grün, Gelb und Rot. Hinzu kommt, wie oft die Ampel rot wurde und wie lange die längste Phase ohne Rot dauerte. Ein Diagramm zeigt den Verlauf der letzten 2 Minuten mit der Grenze.

Der Mittelungspegel ist ein energetischer Mittelwert, kein Durchschnitt der angezeigten Zahlen. Laute Minuten wiegen darin schwerer als leise. Läuft eine Stunde je zur Hälfte bei 60 und bei 70 dB(A), ergibt das nicht 65 dB(A), sondern 67,4 dB(A). Zwei gleich laute Quellen zusammen sind ebenfalls nur 3 dB lauter als eine.

Der Maximalpegel ist der höchste Fast-Wert der Sitzung. Ein zugeschlagenes Buch kann ihn bestimmen, ohne dass die Ampel rot wurde. Als neues Mal über der Grenze zählt Rot erst, wenn die Ampel zuvor mindestens 2 s lang nicht rot war. Ein Pegel, der an der Grenze pendelt, zählt so nur einmal. „Neue Sitzung“ setzt alle Werte zurück.

Ein Countdown mit 5, 10, 15, 20, 30, 45 oder 60 Minuten begrenzt die Messung auf eine Arbeitsphase. Er zählt die gemessene Zeit; bei null pausiert die Ampel und meldet, dass die Zeit um ist, mit Gong, wenn der Warnton an ist. Soll ein Referat in genau diese Minuten passen, schätzt der Redezeit-Rechner, wie viele Wörter das sind. „Ergebnis kopieren“ legt eine kurze Zusammenfassung in die Zwischenablage.

Der Ton wird nur lokal im Browser ausgewertet. Das Mikrofon speist einen Analysator in der Seite selbst, der daraus Pegel berechnet. Eine Aufnahme entsteht dabei nicht, und nichts geht an einen Server.

Ein geteilter Link enthält nur Einstellungen: Grenzwert, gelben Bereich, Anzeige, Frequenzbewertung, Zahl, Warnton, Countdown und die Abschnitte des Tagespegels. Ein Geräusch steckt nie darin. Im lokalen Speicher dieses Browsers bleibt allein eine gespeicherte Kalibrierung, mit Offset, Datum und Art des Abgleichs. „Zurück zum Standard“ löscht sie.

Auf dieser Website dürfen nur die Seiten dieses Tools das Mikrofon anfordern; die Sicherheitsrichtlinie des Servers sperrt es überall sonst. Der Browser fragt vor dem ersten Zugriff nach und zeigt sein Aufnahmesymbol, solange das Mikrofon läuft. Aus dem Klassenraum verlässt so kein Ton das Gerät.