Timbre: Harmonischer Inhalt eines komplexen Tons

1 · Vorhersagen

Ein Musikton bei 220 Hz klingt anders als eine reine Sinuswelle bei 220 Hz – er hat „Farbe“ oder Klangfarbe. Was ist eigentlich anders an seiner Schallwelle?

• Der Ton ist nur eine lautere Version derselben reinen 220 Hz-Welle.
• Der Ton hat einen anderen Grundton als 220 Hz.
• Der Ton ist eine Mischung aus Grundton und höheren Harmonischen in unterschiedlichen Stärken.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie die Rich-Timbre-Preset und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Quelle sendet eine 220 Hz-Grundschwingung aus, die mit bestimmten höheren Harmonischen gemischt ist.
2. Aktivieren Sie die Anzeige des harmonischen Spektrums beim Beobachter.
3. Lesen Sie für jede Zeile die Amplitude der aufgelisteten Harmonischen im Verhältnis zur Amplitude der Grundschwingung ab.

3 · Daten sammeln

Skizzieren Sie das Spektrum: ein Balkendiagramm des Amplitudenverhältnisses (y-Achse) gegenüber der harmonischen Zahl n (x-Achse) für n = 1 bis 5, einschließlich der Harmonischen, die nicht in Ihrer Tabelle enthalten sind (ihr Verhältnis ist 0).

4 · Auswerten

1. Listen Sie die Frequenz jeder Oberschwingung in Ihrer Tabelle als n × 220 Hz auf und vergleichen Sie Ihre notierten Amplitudenverhältnisse mit der Spektrumanzeige.
2. Die 2. und 4. Harmonische haben in diesem Ton keine Amplitude, während die 1., 3. und 5. (alle ungerade) vorhanden sind. Was sagt Ihnen ein Spektrum mit nur ungeraden Harmonischen über die Form der Welle?

5 · Vertiefen

1. Der Ton einer Klarinette wird von ungeraden Obertönen dominiert, ähnlich wie dieser hier, während der Ton einer Violine auch starke gerade Obertöne enthält. Erklären Sie, warum zwei Instrumente mit identischem Grundton (220 Hz) dennoch völlig unterschiedlich klingen.
2. Eine Stimmgabel erzeugt einen nahezu reinen Ton (nur die Grundtöne, keine höheren Harmonischen). Wie würde sich das Spektrum-Balkendiagramm von dem dieses Experiments unterscheiden?

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