Töne im Orchester

Töne im Orchester Übung

• Nenne die Eigenschaften der Klänge.

  Tipps

  In einem Blasinstrument schwingen die Luftmoleküle hin und her.

  Ein Saxofon hat eine andere Klangfarbe als ein Klavier.

  Lösung

  In einem Orchester spielen viele unterschiedliche Musikinstrumente miteinander, die auch ihre Töne auf unterschiedliche Arten erzeugen. Bei Saiteninstrumenten wie der Geige, der Gitarre oder dem Cello entstehen die Schallwellen durch die schwingenden Saiten. Bei Blechblasinstrumenten wie der Trompete oder dem Horn schwingt hingegen die Luftsäule im Inneren des Instruments.

  Damit ein Orchester gut klingt, müssen die Musiker ihre Instrumente zunächst stimmen, um sicherzustellen, dass sie alle in der gleichen Tonhöhe spielen. Die Tonhöhe wird bei jedem Instrument durch die Frequenz der Schallwelle bestimmt. Diese gibt an, wie oft die Luftmoleküle durch die Schallwelle im gleichen Muster hin- und herschwingen. Je schneller die Schwingung, desto höher sind die Frequenz und die Tonhöhe.

  Auch wenn zwei Instrumente den gleichen Ton spielen, klingen sie doch unterschiedlich für uns. Das liegt daran, dass der Klang des Instruments eigentlich kein reiner Ton mit einer einzelnen Frequenz, sondern eine Mischung verschiedener Frequenzen ist. So entsteht eine Schwingung mit einem ganz besonderen Schwingmuster für jedes Instrument, das sich in unserem Ohr auch anders anhört.

• Gib die jeweilige Frequenz an.

  Tipps

  Die Frequenz eines Tones bestimmt seine Tonhöhe.

  Die Einheit der Frequenz ist Hertz (Hz). Ein Hertz entspricht einer Schwingung pro Sekunde.

  Je höher die Frequenz, desto höher ist der Ton.

  Lösung

  Wie hoch oder tief wir einen Ton wahrnehmen hängt davon ab, wie schnell die Schallwelle des Tones hin- und herschwingt. Die Schnelligkeit dieser Schwingung bezeichnet man als Frequenz und der Ton ist umso höher, je höher auch die Frequenz der Schallwelle ist.

  Die Frequenz wird in der Einheit Hertz (Hz) gemessen und ein Hertz entspricht einer Schwingung pro Sekunde. Eine Schallwelle mit 440 Hz ist in der Musik der Kammerton A, den viele Instrumente als Ausgangston zum Stimmen verwenden.

• Bestimme die Instrumente.

  Tipps

  Im Vergleich zu einer Oboe klingt das Saxophon etwas quakender.

  Bei dem Ton des Cellisten kannst du hören, wie der Streichbogen die Richtung wechselt.

  Lösung

  In diesem Beispiel spielen alle vier Instrumente den Kammerton A, der einer Frequenz von 440 Hertz entspricht. Du kannst die Instrumente dennoch unterscheiden, weil jedes Instrument eine andere Klangfarbe hat.

  Physikalisch betrachtet ist ein Klang nämlich etwas anderes als ein reiner Ton. Während ein Ton nur eine Frequenz hat, besteht ein Klang aus einigen verschiedenen Tönen, die einander überlagern. Dabei sind die Frequenzen der einzelnen Töne Vielfache eines Grundtones.

  Die Grundfrequenz bestimmt bei einem Klang die Tonhöhe und die anderen Frequenzen, die sogenannten Obertöne, bestimmen die Klangfarbe.

• Erkläre die Eigenschaften des Tonsignals.

  Tipps

  Je höher die Frequenz, desto geringer die Periodendauer.

  Lösung

  Wenn ein Instrument einen Klang erzeugt, den wir hören können, dann wird dieser Klang durch eine Schallwelle bis zu unseren Ohren transportiert. Diese Schallwelle ist eine mechanische Schwingung, in der die Luftmoleküle in einem bestimmten Muster hin- und herschwingen.

  Dieses Muster kann man beispielsweise mit einem Oszilloskop sichtbar machen, wie es im oberen Bild zu erkennen ist. Die Frequenz der Schallwelle beschreibt, wie oft sich das Muster pro Sekunde wiederholt, also wie schnell die Schwingung verläuft. Die Frequenz bestimmt dadurch auch, wie hoch oder tief wir den Klang wahrnehmen. Der Kehrwert der Frequenz ist die Periodendauer, die angibt, welche Zeit vergeht, bevor sich das Schwingungsmuster wiederholt.

  Die Form des Schwingungsmusters entsteht dadurch, dass sich unterschiedliche Schwingungen mit verschiedenen Frequenzen überlagern. Wir nehmen dann nicht jede einzelne dieser Frequenzen bewusst war, jedoch bestimmt die Form des Musters die Klangfarbe des Instruments, die wir wahrnehmen.

  Die maximale Auslenkung der Welle bezeichnet man als Amplitude. Sie bestimmt, wie laut wir einen Klang wahrnehmen.

• Beschreibe den Tonunterschied.

  Tipps

  Je höher die Frequenz, desto höher ist auch der Ton.

  Eine kurze, leichte Saite kann schneller schwingen als eine lange, schwere Saite.

  Lösung

  Die Saiten der Geige sind kürzer und leichter als die Saiten des Cellos oder des Kontrabasses. Deshalb können sie schneller schwingen und damit erzeugen sie Töne mit einer höheren Frequenz, die wir als höhere Töne wahrnehmen.

• Bestimme die Tonfrequenzen.

  Tipps

  Der Kammerton a hat eine Frequenz von 440 Hz.

  Eine Oktave ist der Tonschritt zwischen zwei gleichnamigen Tönen, wie der Schritt von einem c zum nächsten. Die Oktave entspricht physikalisch gesehen der doppelten Frequenz.

  Ein Halbton entspricht einer Frequenzänderung um den Faktor $\sqrt[12]{2}\approx 1,0595$.

  Lösung

  In der Musik bezeichnet man den Abstand zwischen zwei gleichnamigen Tönen als Oktave. Physikalisch gesehen entspricht eine Oktave dabei einer Verdopplung der Frequenz. Der Kammerton A liegt beispielsweise bei 440 Hz. Das nächsthöhere A entspricht deshalb einer Frequenz von 880 Hz.

  Auf dem Klavier kannst du erkennen, dass zwischen den beiden Tönen der Oktave insgesamt 12 schwarze und weiße Tasten liegen. Dabei entspricht jede Taste einem Ton, der einen Halbtonschritt höher ist als der vorhergehende. Physikalisch gesehen bedeutet jeder Halbtonschritt, dass sich die Frequenz um den Faktor $\sqrt[12]{2}$ ändert. Da die Oktave aus 12 Halbtonschritten besteht, ergibt sich insgesamt der Faktor 2.