Sie haben wahrscheinlich schon von Musikvirtuosen mit "perfekter Tonhöhe" gehört, aber was ist Tonhöhe? Und was ist mit dem Opernsänger, der einen Ton so rein singen kann, dass er ein Kristallglas zerbricht? Alle diese Phänomene hängen mit der Schallwellenfrequenz zusammen.
Schallwellen und Frequenzen
Schallwellen sind Schwingungen in einem Medium, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden können. Schwingungen in einem Medium wie Luft breiten sich von der Quelle zu Ihnen aus und übertragen die Schwingung auf Ihr Trommelfell, die Ihr Gehirn als Klang interpretiert.
Eine Welle wird beschrieben durch ihreWellenlänge(der Abstand zwischen Wellenspitzen), seine Geschwindigkeit (wie schnell er sich durch ein Medium ausbreitet) und seineFrequenz.
Die Frequenz einer Schallwelle gibt an, wie oft sie pro Sekunde schwingt, gemessen in Hertz, wobei 1 Hertz (Hz) = ein Zyklus pro Sekunde (1/s). Die Wellenlänge einer Schallwelle ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellenspitzen. Sie wird normalerweise in Meter (m) gemessen. Die Geschwindigkeit einer Schallwelle,
v=\lambda f
In einem Musikinstrument oder in Ihrer Voicebox erzeugen stehende Wellen spezifische Klänge oder Musiknoten, die der Schwingungsfrequenz entsprechen.
Definition von Tonhöhe
In der Psychoakustik ist dieTonhöheeines Tons ist im Wesentlichen eine Beschreibung der Frequenz des Tons. Unterschiedliche Tonhöhen entsprechen unterschiedlichen Frequenzen. Hohe Tonhöhe bedeutet hohe Frequenz und niedrige Tonhöhe bedeutet niedrige Frequenz.
Die Tonhöhe kann auch als die Qualität eines Klangs beschrieben werden, die es Ihnen ermöglicht, ihn für Ihr Ohr als „höher“ oder „tiefer“ zu bezeichnen. Jemand mit perfekter Tonhöhe hat ein so gestimmtes Ohr, dass er eine Note genau dadurch identifizieren kann, dass sie sie hört. Besonders talentierte Personen können nach einmaligem Hören sogar ein ganzes Musikstück spielen.
Die richtigen Töne treffen
Wie zerbricht eine Opernsängerin mit ihrer Stimme ein Glas? Durch das Singen einer reinen Note, die der natürlichen Schwingungsfrequenz des Glases entspricht. Dadurch vibriert das Glas mit zunehmender Amplitude, bis es zerspringt!
Sie haben vielleicht gehört, wie Sänger kritisiert wurden und sagten, dass sie „pitch“ klingen. Das bedeutet, dass sie die Töne nicht ganz richtig treffen und einige platt fallen (auch leicht .) tief) und andere scharf (etwas zu hoch). Im Wesentlichen ist „pitch“ die weniger extreme Version von „off key“, was bedeutet, dass keine der Noten wirklich angeschlagen wird alle.
Andere Klangqualitäten
Es gibt viele Aspekte des Klangs, die man beschreiben möchte. Einer der offensichtlichsten ist derLautstärke. Eine übliche Methode zur Darstellung der wahrgenommenen Lautstärke von Geräuschen ist die Verwendung der Dezibel (dB)-Skala, wobei die Schallintensität in Dezibel angegeben wird:
\text{Intensität in Dezibel}=10\log{\frac{I}{I_0}}
woichdie Schallleistung pro Flächeneinheit in Watt pro Quadratmeter ist undich0 = 10-12 W/m2 gilt als die Schwelle für das menschliche Gehör.
Die Dezibelskala ist nützlich, da der Mensch die Lautstärke nicht linear wahrnimmt. Das heißt, ein Ton mit doppelter Intensität kann mehr als doppelt so laut erscheinen, wenn er leise beginnt, und weniger als doppelt so laut, wenn er bereits etwas laut beginnt. Die Dezibelskala liefert Zahlen, die unserer Wahrnehmung besser entsprechen.
Timbreist die wahrgenommene Klangqualität einer Note in der Musik. Während Sie auf einer Gitarre vielleicht dieselbe Note wie auf einem Klavier spielen, kann Ihr Ohr den Unterschied erkennen. Wenn die Gitarrensaite gezupft wird und eine bestimmte Note durch Schwingen auf ihrer Grundfrequenz erzeugt wird, wird sie vibriert gleichzeitig auch bei den Obertonwerten, jedoch mit viel geringerer Amplitude (niedriger Volumen).
Das gleiche passiert, wenn die Klaviertaste gespielt wird, und die Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften dieser Instrumente verleihen zu verschiedenen Kombinationen und relativen Stärken von Obertönen, sodass Sie zwischen den beiden unterscheiden können Instrumente.