Was sind Obertöne physikalisch erklärt? Kennt ihr eine gute Seite im I-net die die Thematik Musik/Klänge in physikalischer Sichtweise behandelt. Stichwörter „Sinuskurve“,„Sägezahnkurve“,„Amplitude“ und so weiter?
Vielen Dank,
Frédéric
Jede akustische Schwingung lässt sich in Teilschwingungen zerlegen. Dabei unterscheidet man harmonische (tonale) und unharmonische (geräuschartige) akustische Ereignisse. Musikalische Töne bestehen (ausgenommen einer kurzen Einschwingphase) weitgehend aus harmonischen Teilschwingungen, die ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung sind, beispielsweise 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, … usw. Die Amplituden der Teilschwingungen sind - je nach Instrument und Klang - unterschiedlich. Diejenige Teilschwingung, die beim menschlichen Ohr die Tonhöhenempfindung auslöst (meist die tiefste oder die mit der größten Amplitude) wird als Grundschwingung oder Grundton, die anderen werden als Obertöne (wenn sie tiefer als die Grundschwingung sind: als Subharmonische) bezeichnet. Der erste Oberton hat die doppelte Frequenz wie der Grundton, klingt also doppelt so hoch, der zweite Oberton hat die dreifache Frequenz, das entspricht einer Oktave + einer Quinte, dann folgt der Abstand 2 Oktaven usw.
Die Überlagerung aller Teilschwingungen definiert die Klangwahrnehmung. Die Amplitude der Teilschwingungen verändert sich auch während der Ton erklingt. Die hohen Obertöne realer Instrumente werden meist zuerst leiser, deshalb wird der Klang zunehmend dumpfer, bevor er schhliesslich ausklingt.
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Hi Fredl,
zur Ergänzung von Rolands Erklärung: Durch Überlagerung einer Schwingung mit ihren jeweils unterschiedlich gewichteten Oberschwingungen kann man jede beliebige periodische Schwingung erzeugen, Stichwort Fourierzerlegung. Bei einer solchen Überlagerung können, so möchte man meinen, immer nur „geschwungene“ Resultierende rauskommen, aber wenn man unendlich viele Oberschwingungen verwendet, dann kann man auch „Spitzen“ wie beim Sägezahn erzeugen.
Grüße,
Semjon.
Jede akustische Schwingung lässt sich in Teilschwingungen
zerlegen. Dabei unterscheidet man harmonische (tonale) und
unharmonische (geräuschartige) akustische Ereignisse.
Musikalische Töne bestehen (ausgenommen einer kurzen
Einschwingphase) weitgehend aus harmonischen Teilschwingungen,
die ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung sind,
beispielsweise 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, … usw. Die
Amplituden der Teilschwingungen sind - je nach Instrument und
Klang - unterschiedlich. Diejenige Teilschwingung, die beim
menschlichen Ohr die Tonhöhenempfindung auslöst (meist die
tiefste oder die mit der größten Amplitude) wird als
Grundschwingung oder Grundton, die anderen werden als Obertöne
(wenn sie tiefer als die Grundschwingung sind: als
Subharmonische) bezeichnet. Der erste Oberton hat die doppelte
Frequenz wie der Grundton, klingt also doppelt so hoch, der
zweite Oberton hat die dreifache Frequenz, das entspricht
einer Oktave + einer Quinte, dann folgt der Abstand 2 Oktaven
usw.
Die Überlagerung aller Teilschwingungen definiert die
Klangwahrnehmung. Die Amplitude der Teilschwingungen verändert
sich auch während der Ton erklingt. Die hohen Obertöne realer
Instrumente werden meist zuerst leiser, deshalb wird der Klang
zunehmend dumpfer, bevor er schhliesslich ausklingt.
Hallo Roland,
ganz so einfach, wie Du es beschrieben hast, ist es leider auch nicht. Klangsynthese und Analyse sind ein sehr komplexes Thema. Z.B muß der empfundene Grundton eines Klanges keineswegs real vorhanden sein. Das Gehör bzw. Gehirn ist auch in der Lage, den nicht vorhandenen Grundton als größte gemeinsame Teilfrequenz der vorhandenen Obertöne herauszuhören.
Noch viel schwieriger ist die Beschreibung dessen, was einen Klang ausmacht. Die ersten Synthesizer in den 60-er Jahren beruhten auf dem Konzept, das man jeden beliebigen Klang erzeugen kann, wenn man einen Grundton nimmt, die passenden Obertöne dazumischt bzw. wegfiltert und die Amplitude und Filterfrequenz mit einer Hüllkurve versieht. Was dabei herauskam, war alles andere als ein Ohrenschmaus.
Komplexe Klänge, wie z.B. Streicher- Chor- oder einfach nur eine Menschliche Stimme können bis heute nicht synthetisch natürlich klingend erzeugt werden. Wegen der gefallenen Speicherpreise macht man sowas heute nur noch auf der Basis von Sound-Samplern.
Bei solchen Klängen spielt die Dynamik der Obertöne eine große Rolle. Die wird u.A. bestimmt von Phasen- und Amplitudenrauschen, sowie von nicht ganzzahligen Obertönen. Die Obertondynamik erstreckt sich nicht nur auf den Anschlag- und Ausklingvorgang sondern auf die gesamte Dauer eines Klanges.
Jörg
Du hast in jeder Beziehung recht. Das alles ist mir auch wohlbekannt. Aber es ging Elfredo wohl eher um einen Einstieg in die Problematik, und deshalb habe ich den Sachverhalt etwas vereinfacht. Übrigens: Man ist heute schon auf dem Weg dahin, auch komplexe Klänge, wie etwa ein Saxophon, recht autentisch nachzubilden zu können. Die sogenannten „physical modelling“-Algorithmen beruhen aber nicht auf der Fourier-Synthese, sondern auf der Simulation des physikalischen Verhaltens von Klangerzeugern und Resonanzkörpern. Wer weiss, vielleicht wird uns das in absehbarer Zeit auch die täuschend echte Simulation einer menschlichen Stimme bescheren, und wir erleben dann Computer-Clones von Joe Cocker oder José Carreras. Ich fänd’s eher schade.
Hallo Roland,
ganz so einfach, wie Du es beschrieben hast, ist es leider
auch nicht. Klangsynthese und Analyse sind ein sehr komplexes
Thema. Z.B muß der empfundene Grundton eines Klanges
keineswegs real vorhanden sein. Das Gehör bzw. Gehirn ist auch
in der Lage, den nicht vorhandenen Grundton als größte
gemeinsame Teilfrequenz der vorhandenen Obertöne
herauszuhören.Noch viel schwieriger ist die Beschreibung dessen, was einen
Klang ausmacht. Die ersten Synthesizer in den 60-er Jahren
beruhten auf dem Konzept, das man jeden beliebigen Klang
erzeugen kann, wenn man einen Grundton nimmt, die passenden
Obertöne dazumischt bzw. wegfiltert und die Amplitude und
Filterfrequenz mit einer Hüllkurve versieht. Was dabei
herauskam, war alles andere als ein Ohrenschmaus.
Komplexe Klänge, wie z.B. Streicher- Chor- oder einfach nur
eine Menschliche Stimme können bis heute nicht synthetisch
natürlich klingend erzeugt werden. Wegen der gefallenen
Speicherpreise macht man sowas heute nur noch auf der Basis
von Sound-Samplern.
Bei solchen Klängen spielt die Dynamik der Obertöne eine große
Rolle. Die wird u.A. bestimmt von Phasen- und
Amplitudenrauschen, sowie von nicht ganzzahligen Obertönen.
Die Obertondynamik erstreckt sich nicht nur auf den Anschlag-
und Ausklingvorgang sondern auf die gesamte Dauer eines
Klanges.Jörg
oder von Britney Spears 
)) o.T.
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