Klangspektrum bezeichnet in der musikalischen Akustik das Frequenzspektrum von Klängen, das aus der Anzahl und Stärke mitschwingender Obertöne eines Klangs resultiert.
Frequenzspektren unterschiedlicher Musikinstrumenttypen Bearbeiten
Musikinstrumente kann man in zwei Kategorien unterteilen:
- Melodieführende Musikinstrumente:
Von der Art der Schwingungsanregung kann man Musikinstrumente auch in die folgenden Gruppen unterteilen:
- Eindimensionale Schwinger:
- Mehrdimensionale Schwinger:
Frequenzspektren realer Musikinstrumente Bearbeiten
Bei realen Musikinstrumenten lässt sich das Frequenzspektrum nicht durch die Prinzipien der Schwingungsanregung allein beschreiben (z. B. als periodische Schwingung).
Kompliziertere Frequenzverhältnisse von Grundton und Obertönen Bearbeiten
Bei realen Musikinstrumenten schwingen Grundton und Obertöne nicht immer genau im Verhältnis kleiner ganzen Zahlen zueinander. Dieses Phänomen wird als Inharmonizität bezeichnet. Ursache hierfür ist unter anderem, dass auch der Körper des Musikinstruments zum Schwingen angeregt wird. Bei Blasinstrumenten ergeben sich hierdurch z. B. leichte Änderungen der Rohrlänge, bei Saiteninstrumenten Änderungen der schwingenden Saitenlänge. Primärer Faktor der Obertonverschiebungen bei Saiteninstrumenten ist jedoch die Biegesteifigkeit des verwendeten Saitenmaterials. Dies kann dazu führen, dass sich für Obertöne leicht andere Schwingungsverhältnisse ergeben als für die Grundfrequenz. Eine leichte Abweichung der Obertonfrequenzen von Vielfachen der Grundfrequenz kann zur Bildung von Schwebungen führen, welche zum individuellen Klangcharakter des Instrumentes beitragen und z. B. beim Klavier mit "Wärme" und "Lebendigkeit" des Klanges assoziiert werden.
Nichtperiodische Anteile Bearbeiten
Bei realen Musikinstrumenten kommen neben periodischen Schwingungen (z. B. der Saite oder Luftsäule) noch nicht-periodische Anteile bzw. Rausch-Anteile hinzu. Beispiele hierfür sind Anschlaggeräusche bei Saiteninstrumenten sowie Anblasgeräusche bei Blasinstrumenten und Orgelpfeifen. So entsteht z. B. beim Anschlagen einer Saite eine breitbandige Anregung. Schwingungen außerhalb der Schwingungsmoden der Saite (Grundton und Obertöne) sind aber nicht stabil und werden stark gedämpft, während die harmonischen Schwingungen der Saite (Grundton und Oberton) sehr stabil sind. Dies führt dazu, dass nach einigen Zehntelsekunden das Anschlaggeräusch abgeklungen ist und nur noch die periodischen Schwingungen übrig bleiben.
Die nicht-periodischen Anteile können aber für den Klangeindruck prägend sein. (Den Klang einer Panflöte würde man ohne das Luftrauschen, das beim Anblasen entsteht, kaum wiedererkennen.)
Spektrale Änderungen im Tonverlauf Bearbeiten
Bei vielen Musikinstrumenten ändert sich während des Erklingens eines Tons das Frequenzspektrum dieses Tons. Die einzelnen Harmonischen einer periodischen Schwingung bauen sich zu Beginn eines Tons unterschiedlich schnell auf. Dies führt neben den nur kurzzeitig vorhandenen Anschlag- bzw. Anblasgeräuschen dazu, dass sich das Frequenzspektrum eines musikalischen Tons zu Beginn stark ändert. Im stabilen Zustand werden die einzelnen Harmonischen unterschiedlich stark gedämpft, so dass es auch beim Ausklingen des Tons noch zu kontinuierlichen Änderungen des Frequenzspektrums kommt.
Die spektralen Änderungen, die beim Einschwingen einer Saite oder der Luftsäule entstehen, sind oft prägend für den Klang eines Musikinstruments. Blendet man die ersten Zehntelsekunden jeweils aus, lassen sich viele Musikinstrumente kaum noch identifizieren.
Frequenzänderungen Bearbeiten
Zusätzlich kann sich die Frequenz eines Tons während des Erklingens ändern. Es gibt periodische Frequenzänderungen (z. B. Vibrato bei Flöten) oder nicht periodische Frequenzänderungen (so ist z. B. beim Klavier beim Anschlag die Tonhöhe ein klein wenig höher als beim Ausklingen, siehe auch Streckung (Musik))
Siehe auch Bearbeiten
Literatur Bearbeiten
- Jürgen Meyer: Akustik und musikalische Aufführungspraxis. Edition Bochinsky, Reihe:Fachbuchreihe Das Musikinstrument, Frankfurt, 1999, ISBN 3-923-63901-5
Weblinks Bearbeiten
Einzelnachweise Bearbeiten
- Miriam Noemí Valenzuela: Untersuchungen und Berechnungsverfahren zur Klangqualität von Klaviertönen. Herbert Utz Verlag, 1998, ISBN 978-3-89675-343-4 (google.de [abgerufen am 24. Mai 2016]).