Physik der Noten

"A Beginners Guide to Sound"

Warum klingt eine akustische Gitarre, ein E-Bass oder eine Stimme so fantastisch?

Um das zu verstehen betrachten wir Musik aus physikalischen, psychologischen und weiteren Perspektiven und lernen etwas über die Grundlagen von Klängen, Tönen  und Geräuschen. Wir betrachten Musik also aus dem interdisziplinären Blickwinkel der Akustik.

Im Grunde ist ein Geräusch bewegte, vibrierende, schwingende Luft. Luft, die zum Beispiel von einem Lautsprecher, einer Gitarre oder unseren Stimmlippen zum Schwingen angeregt wurde. Diese Schwingungen, wir nennen sie  Schallwellen, bewegen sich durch die Luft, bis zu unseren Ohren. Sobald diese Schallwellen in unsere Ohren eingedrungen sind, spielen sie mit unseren Nerven und Rezeptoren und kreieren alles Mögliche in unserem Kopf.

Vom Kreischen einer Kreide auf einer Tafel über die Geräusche eines Presslufthammers oder der Sprache unseres Gegenübers.

Von vogonischen Gedichten, bis hin zu den wundervollsten Musikstücken des Jazz, der klassischen Symphonien, des Power-Metal und..und..und...

 

Es ist erstaunlich was wir Menschen in einem im Grunde einfachen physikalischen Phänomen der "schwingenden Luft" alles entdecken können, was wir diesen Vorgängen in toter Materie alles an Bedeutung und Leben abgewinnen können.

Lasst uns durch ein Beispiel gehen:

Sagen wir mal, Du schlägst einen G-Dur Akkord auf Deiner akustischen Gitarre an. Die Schwingungen, die von der Gitarre erzeugt werden drücken die nahegelegenen Luftmoleküle zusammen und erhöhen lokal den Luftdruck. Dieser Überdruck entfernt sich dann von Deinem Instrument. Die Vibrationen erzeugen mehr und mehr sich entfernende Hochdruckgebiete , die jeweils direkt danach von einem Unterdruckgebiet verfolgt werden. Dieser Wechsel von Hochdruck und Unterdruck sind eben die Schallwellen. Kannst Du Dir das bildlich vorstellen?

Schallwellen bewegen sich ziemlich schnell durch die Luft, so ungefähr mit 1230 km/h. Sie bewegen sich, von der Gitarre ausgehend, durch die Luft, treffen auf Deine Ohren und bringen die Rezeptoren in Deinen Ohren zum Schwingen. Die Kombinationen der Schwingungen jeder schwingenden Seite Deiner Gitarre, die Du gezupft hast machen den G-Dur Akkord aus.

Es gibt einige Faktoren, die die Qualität von Schallwellen, d.h. wie sie von uns wahrgenommen werden, beeinflussen.

Zum Beispiel wie stark die Luftdruckschwankungen sind - wir nennen das dann die Amplitude der Schallwelle. Diese Amplitube bestimmt, wie laut oder leise wir die Schallwelle empfinden.

Die Frequenz der Schallwellen sagt, wie schnell sich Hochdruck und Unterdruck abwechseln und wird in Hertz (Hz) gemessen. Das bedeutet wir messen die Luftdruckwechsel pro Sekunde. Je schneller der Wechsel, je höher die Frequenz, desto höher empfinden wir den Ton, den wir hören. Wir Menschen können Frequenzen von ca. 20 Hz bis 20.000Hz wahrnehmen. Zum Beispiel schwingt die tiefe E-Seite einer Gitarre (E2) mit 82,4 Hz und die hohe E-Seite (E4) mit 329,63 Hz. Zu dem Thema "Notennamen und Frequenzen" kommen wir in einem anderen Artikel.

Wie kann es aber sein, dass zwei Instrumente, die den gleichen Ton mit derselben Frequenz spielen so unterschiedlich klingen? Das liegt daran, das Instrumente so gut wie nie nur eine Frequenz pro Ton von sich geben. Sie geben die Grundfrequenz wieder, die wir dann als Tonhöhe wahrnehmen und gleichzeitig eine ganze Menge weiterer Töne, die Obertöne.

Wenn Du zum Beispiel am Klavier einen Ton mit der Frequenz von 440 Hz spielst, dann klingen auch Frequenzen wie 880 Hz, 1320 Hz u.s.w. mit. Da jedes instrument die jeweiligen Obertöne mit einer anderen Amplitude (Lautstärke) wiedergibt, klingt ein Klavier anders als eine Gitarre.

War das jetzt alles physikalisch absolut korrekt und genau? Nein, aber es sollte einen guten ersten Einblick geben auf den dann andere Artikel aufbauen können. Vertieftes Wissen über die Akustik wirst Du benötigen, wenn Du ein Heimstudio einrichtest oder Aufnahmen mit Effekten wie Equalizern bearbeitest.