Instrument

Jobst P. FlUCKE, Köln
Der Klang der Musikinstrumente nach den Gesetzen
des Gehörs. Wechselwirkung Mensch Instrument
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ZUSAMMENFASSUNG: Der vom klassischen Orchestersatz ge-
forderte VerschmelacngsklangbeigleichzeitigerStimmendifferenzierung basiert auf einem Instrumentarium, das gewisse am Hören
orientierte Gesetze beriicksichtigf.Eine derAbsoluttheorie veipfiichtete Formantstrukhlrgehört ebenso datu wie die Verdeckung.Durch
einen Kreisprozeß, in den Instrumentenbauer, Musikerund Komponisten mit Klangvontellungund kontroIIierendemHoren regulierend
eingegriffen haben, ist in wechselseitiger Wirkung der Klang der
Instrumente zu dem bis in die 30erJahre diesesJahrhundeffsgü ltigen
Mangergebnis entwickelt worden.
Der Vorrang des Hörens
Wenn Akustiker in einem Musikwissenschaftlichen Institut sich über die akustischen und
psychologischen Grundlagen der Musik Gedanken machen, steht der klangliche Eindruck und
seineWirkung auf den Hörer zwangsläufig im Vordergrund. Kiangphänomene-wie überhaupt
die gesamte Musik- werden also vom Hörer aus betrachtet und von da aus auf ihre Ursachen
hin untersucht.
Wir verzichten daher auch bei Klanganalysen nicht auf eine Beurteilung durch den Hörer.
Das liegt nicht in einem Mißtrauen gegenüber dem kompetenten Musiker begründet -als ob
wir ihm nicht zutrauen würden, daß er nur schöne, klanglich einwandfreieKlange produzierteim Gegenteil: wir gehen davon aus, daß er durch sein kontrollierendes Hören wohl die
schärfsteZensur über seine Kiangproduktionausübt. Aber dennochmuß dievon der normalen
Praxis doch abgehobene Laborsituation, einzelne Töne, womöglich noch ohne das gewohnte
Vibrato, dazu vielleicht in einer irritierendenRaumakustik usw. zu spielen, als für den Musiker
hinderlich erkannt und anerkannt werden.
Jobst P. Fricke
Während beim Hören (nicht nur der Sprache) das Erkennen in einem selbstadaptiven
Erkennungsprozeß erfolgt und das Ganze mehr als das Einzelne ins Ohr fällt, wird in der
Versuchssituation doch das Einzelne zunächst einmal unrelativiert bewertet werden, denn es
geht indieStatistik (ohne den bewertendenselbstadaptivenErkennungsprozeß,solange dieser
im Computer nicht simuliert ist) gleichgewichtig ein und kann die sonst klaren Profile
verwischen. Die Musiker kennen die auf ihren Instrumenten schwierigen Töne -z.B. die
sogenannten kürzesten Klappentöne bei den Holzblasinstrumenten -,die sie natürlich auch als
typisch für ihr Insh-ument ansehen, die aber dennoch das Typische des Gesamteindrucks nicht
ausmachen.
Wie die Statistik anzulegen ist, damit sie dem Auge das zeigt, was das Ohr längst erkannt
hat, ist das eigentliche Problem und ein Kapitel für sich. E i e die Frequenzgruppenbildungim
Gehör und die Verdeckungseffekteberücksichtigende Ohrfilteranalyse kann da hilfreich sein,
bringt aber noch nicht die Lösung. Die dynamischen Grade dabei in Rechnung zu stellen, ist
eine Grundvoraussetzung, da die Töne im Piano und Forte verschieden klingen und folglich
eine unterschiedliche physikalische Klangstrukturbesitzen. Töne verschiedener Dynamikgrade sind also SCHUMANNs Vorbild folgend P I C K E 1975)in getrennten Klassen auszuwerten; das gleiche gilt, wenn ein Instrument mehrere Register besitzt oder überhaupt seine
Klangfärbung von den tiefen zu den hohen Tönen verändert.
Oben war von Kontrolle die Rede. Kontrolle. die sich auf das Produkt auswirkt, bedeutet:
Rückkopplungsphänomenesind im Spiel. in sGposium, das sich das Spiel auf ~nstrumenten
zum Gegenstand der Betrachtung vornimmt, muß zwangsläufig auch auf diese Rückkopplungsphänomene stoßen.
Alle gewachsenen Erscheinungen, d.h. Erscheinungen, die Zeit haben oder hatten, sich zu
entwickeln, sind in solche Rückkopplungsprozesse, die den Informationsflußzu einem Kreis
schließen, eingebunden; dazu gehören auch: Klangfarben von Musikinstrumenten, die sich im
Laufe der Zeit entwickelt haben.
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Klang und Kompositionsstil
In diesem Beitrag geht es einerseits um die WechselwirkungMensch - Instrument, die in
Form eines Kreisprozesses vorgestellt werden soll, andererseits um die besonderen klanglichen Ergebnisse dieses Prozesses, die im Zusammenhang mit der Entwicklung der abendländischen Musik gesehen werden müssen und insofern einmalig sind.
Kreisprozesse, die in der Musik eine Rolle spielen, kennen wir schon von dem Würzburger
Mediziner Ernst KERN. In seinem Beitrag: "Rückkopplungsphänomene zwischen Musiker
und Musikinstrument7', der in dem Band "Informatik" der Acta Leopoldina 1972 erschienen
ist, behandelt er das Reafferenzprinzip. Er erklärt damit die Vorgänge beim Spielen, beim
Der Klang der Musikinstrumente
Üben und bei der Interpretation von Musik. Im Bild von Kreisprozessen lassen sich aber auch
ganze geschichtliche Entwicklungen vorteilhaft und mit Gewinn für die Einsicht darstellen,
speziell die Entwicklung der Musikinstrumente von der Renaissance bis zur Klassik. Nimmt
man die fortschreitende Zeit mit in das Bild vom Kreis hinein, entartet der Kreis zu einer
Spirale.
Es soll nun den weiteren Ausführungen die These vorangestellt werden: "die Musikinstrumente wurden mit den Ohren gebaut" und im folgenden versucht werden, diese These zu
erläutern.
Der geschichtliche Entwicklungsgang, in dem Musiker, Instrumentenbauer und Komponisten sich gegenseitigbeeinflussend und anregend eine wesentliche Rolle spielten, führte vom
Spaltkiang zum Verschmelzungsklang. Diese Entwicklung verlief nicht geradlinig, sondern
eher einer WeUenbewemng ähnlich. mündete aber im Abendland schließlich doch in den
Verschmelningsklang. Die ~ e ~ e n ü b e r s t e l l udieser
n ~ Klangideale und die mit ihnen korres~ondierendenSatztechniken haben A. SCHERING (1928) und H. BESSELER 11931'1
, - ,
ekdringlich dargestellt. SCHERING geht vom versch&ehIningsbegriff
C. STUMPFS (1890)
aus und erläutert die Klangideale anhand der Möglichkeiten des Komponisten: "Es liegt in der
Hand des Komponisten, Klänge entweder so zu erfinden, daJ3 sie als klangliche E i e i t wirken,
indem alle ~estandteilereibungslos zu einem Ganzen verschmelzen, oder so, daß diese
Bestandteile mehr oder weniger auffällig nebeneinander zu stehen scheinen und damit den
Eindruck eines 'gespaltenen' Gesamtklangs machen." BESSELER beschreibt den Spaltklang
durch die CharakterisierungdesverwendetenInstnimentariumswie folgt: 'DienachHerkunft
und Wesen so verschiedenartigen, meist unabgetönten und starkfarbigen Tonwerkzeuge
vereinigen sichzu heuen, glänzenden,klirrenden, schwerelosenKlängen,deren Aufspaltung in
farbig getrennte Linien dem Prinzip schärfster Stimmendifferenzierung bei Motette und
Ballade genau entspricht. ... Es fehlt die berauschende Fülle, die ein in sich einheitlicher
Verschmelningsklang von Singstimmen oder gleichfarbigen Instrumenten ausströmt." Das
Kompositionsprinzip 'Stimmendifferenzierung' wird hier durch das Klangideal 'Spaltklang'
ermöglicht und umgekehrt: sie bedingen sich gegenseitig.
W
DieFrage ist, wie konnte z.Zt. der Klassik das Ideal der Verschmelzung bei gleichzeitiger
Möglichkeit der Stimmendifferenziem für ein ganzes Orchester erreicht werden? Wie
konnte gleichzeitig Verschmelzungund Stimmendifferenzierungmit einem Instrumentarium
realisiert werden, das außerdem noch große Klangfarbenvielfalt garantiert?
W
Es gibt da m.E.nur e i n e denkbare Lösung, und diese ist nicht etwa von der Physik der
Blasinstrumente vorgegeben (obwohl sie an diesen erstmals nachgewiesen wurde). Sie ist
vielmehr an der Sprache orientiert und konnte nur über das kontrollierende Hören auf das
Instrumentariumübertragen werden. Das Stichwort lautet: feste Formanten, oder: Geltungder
Absoluttheorie der FormLten, unabhängigvon der gespieiten ~oahöhe.~ i s ~ e s e t z igültig
st
für die unteren 1 112 bis 2 Oktaven der Instrumente und da auch nur für die Melodieinstrumente des klassischen abendländischen Orchesters. (Denn spätestens dann, wenn bei einer
-V
Jobst P. Fricke
gr Flöte
Oboe
Engl.Horn Klarinette
Fagott
3700
2600
2320
4
18LO
1550
780
690
650
C2
370
250
e1
O
A
O
Ä
U
E
I
1
U
Bild I ) Formantstrecken der Holzblasinsburnentenach E. SCKLrMANNmit Eintragungen der Vokal-Fomantzentrenbuch C. STUMPF, wiedergegeben nach P. H. MERTENS
(I975),S. 23 und 98.
aufsteigenden Tonfolge der Grundton in den unteren Formanten eintritt, kann von einem
festen Formanten nicht mehr gesprochen werden.)
Der Klang der Musikinstrumente
Schon in der Defmition dessen, was als 'Formant' zu verstehen sei (FRICKE 1980), gibt es
Unterschiede insofern, als der, der sich am Hören orientiert, nicht jede spektraleEnergiekonzentration als einen Formanten bezeichnet, sondern nur diejenige, die als eine den Klang auf
spezifische Art färbend hervortritt. Er wird also Definition und Methode von C. STUMPF
(1918) m p d e legen.
J. MEYER (1972) hat in seinen Veröffentlichungenüb= Klangfarben m den Formantbereichen der Musikinstrumente diejenigen der Vokale hinzugefügt, um die Gemeinsamkeit zu
verdeutlichen. Eine Ergänzung der Fonnantbereiche der Holzblasinstrumentedurch Eintragung der Vokalformantfrequenzen, wie sie C. STUMPF als Ergebnis seiner Vokaluntersuchungen 1918 vorlegte, gibt Bild 1wieder.
Bei aller Gemeinsamkeit von Vokal- und Instrumentalklängen darf jedoch nicht vergessen
werden, daß die Vokalformanten in ihrer Stellung zueinander nicht frei verfügbar sind; es gibt
Grenzen und Bindungen untereinander. Diese treten besonders prägnant hervor in der
Vokalformant-Darstellung von W. GRAF (1977 Abb.la) und in der dort (1977 Abb.lb)
wiedergegebenen von F. FÖDERMAYR (1971). Das Vorhandensein solcher Grenzen und
Bindungen, das sich aus der Physik des Ansatzrohres ergibt (G. UNGEHEUER 1%2), belegt
eindrücklich auch Bild 2 aus einer VeröffentlichungvonG. KEIKE (1973). Das gilt nicht so für
die Musikinstrumente, für die durch Variierung der Konstruktionsparameterdie Fonnantfrequenzen fast frei verfügbar sind.
Bild 2) Schematisches Spektrogramm der Vokale nach Tabelle I.
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Jobst P. Fricke
Aiie Streichinstrumente, oder allgemein: alle Instrumente mit einem beim Spielen unveränderlichen Korpus, das die Rolle eines selektivverstärkenden festen Resonatorsystems übernehmen kann, legen ein solches Gesetz, das sich mit Hilfe des kontrollierendenHörens an den
Vokalen orientiert, nahe. Die Plazierung der Formanten jedoch in der Weise, daß sie sich bei
den verschiedenen Instrumenten nicht alle vollständig verdecken, ist eine Leistung des
hörenden und urteilenden Menschen und nicht der Physik.
Die Mitwirkung der Gehörfunktionen
Wesentlich ist hier das Phänomen der Verdeckung beteiligt. Verdecken die Formanten
der verschiedenen Musikinstrumente sich nicht vollständig, sondern schaut der eine hier, der
andere dort aus dem Gesamtklang heraus, so genügen nur wenige Dezibel oberhalb der
Verdeckungskurve,um den Klang in fast voller, von den anderen Instrumenten ungedrosselter
Lautheit in Erscheinung treten zu lassen. Die starke Selektivität des Gehörs bei der Verdekkungund die enormeAufholtendenz der Lautheit oberhalbder Verdeckungskurve, im Bereich
der sogenannten Drosselung,sind dabei so wichtig, daß sie kurz inErinnemng gerufen werden
sollen:
Bild 3) Kurven gleicherlautstärke in der Hörflächefürdar ebene Schallfeld bei Schmalbandstörrauschen von 60 dB.
Der Klang der Musikinstrumente
Verdeckung ist eine Eigenschaft
des Gehörs von sehr rigorosem Charakter. Sie bedeutet
ja, daß von nv& Schallereignissen, die gleichzeitig mit gleichen Frequenzen erklingen, das
stärkere dominiert. Es unterdrückt den schwächeren Schall so. daß er unhörbar ist. und bleibt
selbst ungedrosselt. Mit welcher Steilheit die ~re~uenzselektiin
im Ohr funktionieit,verdeutlichen die von ZWICKER und FELDTKELLER (1%7) mitgeteilten Ergebnisse (dargestellt
dort in den Bildern 21.1-2). Fiankensteilheiten von 90dB/Oktave für die linke Hanke und
6OdB/Oktave für die rechte können als charakteristisch angesehen werden. Im F d e der
Drosselung beider Schallereignisse ist besonders die schnelle Aufholtendenz des dominierenden Schallszu beachten (ZWICKER 1%3).DieseAufholtendenz erfolgt so rasant, daß wenige
Dezibel oberhalb der Verdeckungsgrenze der dominierendeschall eine kaum noch reduzierte
Lautheit besitzt, während er inunmittelbarer Verdetkungsschwellen-Nähenochfast unhörbar
war. Diese eminent wichtige Hörfunktion kommt besonders deutlich durch die aus
ZWiCKERs Daten gewonnenen Darstellungen in Bild 3 und 4 zum Ausdruck. (FRICKE
1978).
LOdB 1 A f ~
gieichmäflig anregendes
60dBIAfG
Rauschen
60dB
Schmalbandrauschen
I
Bild 4) Verschiebung der Phon-Kurven bei Drosselung eines 1 Idiz-Tones.
I
Jobst P. Fricke
Der Orchesterklang
Kommen wir nun zu den Anwendungen beim gemeinsamen Erklingen mehrerer Instrumente im Orchester, so interessiert insbesondere das Zusammenwirken der Obertonverteilungen
mehrerer gleichzeitig spielender Instrumente.Anhand vonBild 5 (FRICKE 1986) soll gezeigt
werden, daß dominierende Spektralanteilein Form eines Formanten e i n e s Instruments die
schwächeren, in der Regel zwischen den Formanten liegenden Anteile eines anderen Instruments verdecken und dieser Vorgang auch mit vertauschten Rollen gesehen werden kann.
Wegen der Absoluttheoriegiltdies unabhängigdavon, welcheTöne (auf welcher Tonhöhe) die
Instrumente gerade spielen, Daß selbst elektroakustische Manipulationen an dem Verhältnis
des dominierenden Schalls in Form eines Formanten zum unterdrückten Schall in Form
klanglich unbedeutender Spektralanteile zwischen den Formanten nichts ändern, ist eine
Konsequenz der auf die Höreigenschaften abgestimmten Klangcharaktenstik. Sie kann sogar
nutzbar gemacht werden, indem das in einem Spektralgebietjeweils dominierendeInstrument
angehoben oder abgesenkt wird.
Das Vorhandensein fester Formanten in instrumentenspezifischen Frequenzgebietenbei
gleichzeitiger Berücksichtigung der Verdeckungseffekte des Gehörs ermöglicht also das
Hören differenzierter Stimmen, ohne daß die Instrumente in extremen Klangfarben wie im
SpaltsatzundSpaltklanggegeneinandergestelltwerden. Differenzierung u n d Verschmelzung
werden gleichzeitig ermöglicht.
Wie sich eine für ein Instrumentarium mit solchen Eigenschaften geschriebene Komposition anhört, wenn sie von einem Spaltklang-Orchestervorgetragen wird, kann ein Klangbeispiel aus Beethovens "Ruinen von Athen" verdeutlichen, das vom Peking-Orchesteranläßlich
einer Gastspielreise als Zugabe gespielt wurde. Zum Vergleich möge man sich die gleiche
Stelle in der Einspielung der Berliner Philharmoniker unter Herbert von Karajan vergegenwärtigen. Der Klang ist in der Fassungdes Peking-Orchesters derart auseinandergerissen, daß
sogar der Ablauf der Harmonie eestört erscheint. von dem fremdartigen Klangbild einmal
ganz abgesehen. Dieses seltene Klangbeispiel ist geradezu ein Beleg dafür, wie sich Klang- und
Kompositionsstil gegenseitig bedingen und wie fremd eine Komposition wirkt, wenn beide
Komponenten gegeneinander vertauscht werden.
U
Alles dies ist eine Folge der aupergewöhnlichen Konstellation verschiedener dominierender Klanganteileinnerhalb des Gesamtorchesterklangs.Ohne die heutigenMöglichkeiten der
Akustik ist ein solches Ergebnis nur vorstellbar, wenn Instrumentenbauer, Interpreten und
Komponisten in ständigem Austausch den Klang zu dem entwickelt haben, wie er sich uns in
fast 150Jahren der Musikgeschichte darstellt. Nur das Hören war bei diesem Prozeß, den wir
uns mit Vorteil als einen Kreisprozeß vorzustellen haben, die Kontrollinstanz, die zu einem
regulierenden und aufgrund der Erfahrung gezielten Eingreifen Anlaß gab und ein solch
außergewöhnliches, einmaliges Ergebnis zur Folge hatte.
Der Klang der Musikinstrumente
I
Harrnonics 5
6
7
13
1L
15
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Bild 5) Obertonreihen mehrerer gleichzeitig spielender Instrumente zur Darstellung dominierender und verdeckter Spektralbereiche, oben vor, unten nach der Bearbeitung mit der in &r Mitte
angegebenen Kennlinie.
Literatur
BESSELER, H., Die Musik des Mittelalters und der Renaissance, in: Hdb der Musikwiss.,
Bd.10, Potsdam 1931, S.189.
FÖDERMAYR, F., Zur gesanglichen Stimmgebung in der außereuropäischen Musik, Bd.2,
Wien 1971.
Jobst P. Fricke
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FRICKE, J. P., "Formant", in: Herders Großes Lexikon der Musik, Bd. 3, Freiburg 1980.
FRICKE, J. P., Kompression zur Herstellung natürlicher dynamischer Verhältnisse beim
Abhören unter verschiedenen umweltbedingten Störschalleinflüssen,in: Bericht über die 11.
Tonmeistertagung B e r h '78, Köln 1978, S.lOO-107.
FRICKE, J. P., Zur Anwendung digitaler Klangfarbenfilterbei Aufnahme und Wiedergabe, in:
Bericht über die 14. Tonmeistertagung München '86, München 1986, S.135-148.
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Wien 1977, S.175-192, insbes. Abb.1a und lb.
HEIKE, G.,Phonetische Grundlagen der musikalischen Sprachkomposition,in: Berichte des
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MEYER, J.,Akustik und musikalische ~ufführun~spr;uos,
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STUMPF, C., Tonpsychologie Bd.2, Leipzig 1890,19.
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