Ton, Klang, Geräusch

Wusstest du, dass in der Antike PYTHAGORAS als der Erfinder der MUSIK galt? No way! Irgendwas mit Dreiecken, ok. Aber nicht sowas Geiles wie Musik. Dann überzeugt dich bestimmt auch nicht, dass man mathematisch ausrechnen kann, welche Töne gut zusammenklingen? Und dass das auch schon die Alten Griechen wussten? Da vergehen dir AUCH die Worte? Der freundliche Nerd hat Recht. Und auch wenn das Video nicht in erster Linie von Pythagoras handelt, erfährst du tatsächlich etwas darüber, wie man ausrechnen kann, was gut zusammenklingt. Das Thema des Videos ist nämlich "Ton, Klang, Geräusch – und was es mit der Frequenz auf sich hat". Wir erinnern uns: In einem ELONGATIONS-Zeit-Diagramm trägt man die momentane Auslenkung eines schwingenden Körpers wie einer Gitarrensaite oder einer Mikrofonmembran über der Zeit auf. Sichtbar machen kann man das, wenn man zum Beispiel ein Mikrofon an ein Oszilloskop anschließt. Die Amplitude, also die maximale Auslenkung, ist ein Maß für die Lautstärke des Schallsignals. Hier ist das linke Signal also leiser als das rechte. Wir können noch weitere Merkmale des Schallsignals aus der Darstellung entnehmen,nämlich die ART des Schallsignals und die TONHÖHE. Zunächst zur Art des Schallsignals: Diese gleichmäßige Kurve ist eine “SINUSKURVE”. Sie ist die Elongations-Zeit-Darstellung eines reinen Tons, wie ihn etwa eine Stimmgabel produziert. Diese Kurve ist immer noch periodisch, also wiederkehrend, aber nicht mehr sinusförmig. Sie ist die Darstellung eines KLANGS, wie ihn etwa ein Musikinstrument erzeugt. Er entsteht aus der Überlagerung mehrerer Töne. Hier ist die Schwingung unregelmäßig. Dies entspricht einem Geräusch. Dies entspricht einem Knall. Die anfänglich große Auslenkung schwillt schnell ab. Über die TONHÖHE lässt sich am besten anhand des reinen Tons sprechen:Die Schwingungsdauer Groß-T gibt an, wie lange eine vollständige Schwingung, also zum Beispiel von der Ruhelage über die POSITIVE Amplitude, die nächste Ruhelage und die NEGATIVE Amplitude bis zurück zur nächsten Ruhelage, dauert. In diesem Falle vergehen "null komma zwei" Sekunden, bis der schwingende Körper wieder im selben Schwingungszustand ist, das heisst, die Schwingungsdauer beträgt "null komma zwei" Sekunden. Das heißt, es finden fünf Schwingungen in jeder Sekunde statt. Dies, also die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, ist die FREQUENZ f der Schwingung.Sie ist der KEHRWERT der Schwingungsdauer. Je GRÖSSER die Frequenz, desto HÖHER ist der Ton.Die Einheit der Frequenz ist Hertz, benannt nach Heinrich Hertz, der als erster Mensch Radiowellen erzeugt hat. Wir überprüfen mal die Rechnung. Wir setzen für Groß-T "null komma zwei" Sekunden ein, schreiben diese als Bruch, bilden den Kehrwert, ersetzen noch die "eins durch Sekunde" durch Hertz und erhalten das erwartete Ergebnis: fünf Hertz. Wir haben bei der Definition des Schalls hervorgehoben, dass er mit den Ohren wahrnehmbar ist. Dies hat damit zu tun, dass unser Gehör nur für einen bestimmten Frequenzbereich empfindlich ist. Wir hören zwischen sechzehn Hertz und zwanzigtausend Hertz. Die fünf Hertz von eben hören wir noch gar nicht als Ton, sondern als Geklapper. Den Frequenzbereich unterhalb von sechzehn Hertz nennen wir INFRASCHALL. Auch wenn wir diese tiefen Vibrationen nicht hören können, nehmen wir sie insbesondere bei hohen Lautstärken (also großen Amplituden) unbewusst wahr. Man geht davon aus, dass sie sich eher negativ auf das Wohlbefinden des Menschen auswirken. Erzeugt werden sie zum Beispiel von Maschinen, Elefanten oder Giraffen. Mit ULTRASCHALL bezeichnen wir den Frequenzbereich ab zwanzigtausend Hertz. Du kennst Ultraschall aus der Medizin. Die dort benutzte Sonographie arbeitet mit Ultraschall, der im Körper reflektiert wird. Auch in der Musik spielt die Frequenz eine wichtige Rolle. Sicher hast du im Musikunterricht schon einmal etwas von Intervallen gehört.Darunter versteht man den Tonhöhenabstand zweier nacheinander oder gleichzeitig klingender Töne. Dies hier ist eine Oktave, nach oben , nach unten, gleichzeitig Dies hier ist ein sogenannte reine Quinte, von unten nach oben , von oben nach unten, gleichzeitig Dies hier eine reine Quarte. Nach oben, nach unten, gleichzeitig. Das kennst du vom Martinshorn der Feuerwehr. Das hier ist eine große Terz. Nach oben, nach unten, gleichzeitig. Aus diesen Intervallen werden unsere Tonleitern aufgebaut und sie spielen eine wichtige Rolle für Melodien. Wir empfinden sie als schön. Das Spannende ist, dass ihre Frequenzen in einem mathematischen Zusammenhang stehen. Bei einer Oktave hat der höhere Ton die doppelte Frequenz des tieferen Tons. Bei einer Quinte stehen die Frequenzen im Verhältnis drei zu zwei, bei einer Quarte im Verhältnis vier zu drei und bei einer großen Terz fünf zu vier. Für die anderen Intervalle gibt es ebenfalls solche ganzzahligen Verhältnisse der Frequenzen der beiden Töne. Man kann tatsächlich ausrechnen, was schön klingt. Cool, oder? Allerdings sollte man nicht vergessen, dass die Frage, was schön klingt, sehr von der kulturellen Prägung und den Hörgewohnheiten abhängt. In anderen als der westlichen Kultur gibt es ein anderes Verständnis von Harmonie und andere Tonleitern als bei uns. Selbst die mit bestimmten Zusammenklängen verbundenen Emotionen sind von Kultur zur Kultur verschieden. Aber wichtig ist Musik überall! Und wir fassen das Wichtigste zusammen. Anhand der Elongations-Zeit-Darstellung einer Schwingung kann die Art des Schallsignals bestimmt werden.Wir unterscheiden: Ton, Klang, Geräusch und Knall. Die Frequenz gibt an, wieviel Schwingungen pro Sekunde stattfinden. Je größer die Frequenz, desto höher der Ton. Ihre Einheit ist ein Hertz, gleich eins durch Sekunde. Auch für die Musik spielt die Frequenz eine Rolle. Die Frequenzen der Töne der üblichen Intervalle, die wir als schön empfinden, stehen in ganzzahligen Verhältnissen zueinander. Gut, und jetzt rechnen wir die Frequenz der Quarte zum Kammerton A bei vierhundertvierzig Hertz aus Lass gut sein ich hör’s lieber!