Naturtonreihe_September_06
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Ort der 25 mai 2009 Sonderwoche Kantonsschule Zürich HARMONICS [email protected] Für die Klasse 5A. Table des matières 1 Naturtonreihe, Obertonreihe, Harmonische Eine Tonreihe enthält weniger oder mehr Töne, die in einer Musikart von Instrumenten oder der Stimme gespielt werden. In der Musikkultur der westlichen Länder wird seit Bach die Tonleiter der gleichschwebend temperierten Stimmung verwendet. Sie hat sich in unserer klassischen und Unterhaltungsmusik durchgesetzt. Hier wird die Oktave in 12 gleichklingende Halbtöne unterteilt. Vor dem 17.Jahrhundert gab es auch in Europa viele verschiedene Tonsysteme, so hatten Musiker, Instrumentenbauer und Komponisten grosse Mühe. Jedes Tonsystem hatte natürlich seine Vor- und Nachteile. In Asien und Afrika gibt es eine sehr grosse Anzahl andere Tonsysteme, die auch heute sehr viel gebraucht werden. Die Naturtonreihe (genannt auch Obertonreihe oder Harmonische), hebt sich deutlich von der temperierten Stimmung ab, sie kann z.B. auf einem Klavier nicht gespielt werden. Da einige Instrumente diese Tönreihe von natur aus erklingen lassen, wird die Naturtonreihe auf der ganze Welt mehr oder weniger gebraucht. Alphorn, Maultrommel, Mundbogen, schweizer Naturjodel und Betruf (Vokalgesang), Blues, Obertongesang, gewisse Flöten wie die Fujara (zum Teil auch Tabla und Didjeridu) sind einige Beispiele wo Naturtöne erklingen. Wird ein bestimmter Ton eines Instrumentes untersucht, findet man darin auch die Naturtöne, die die Klangfarbe bilden, z.B. einen Trompetenton von einem Geigenton 1 2 Aufbau der Naturtonreihe unterscheiden. So tönt z.B. beim Alphorn die Naturtonreihe doppelt : in der Melodie und in der Klangfarben. 2 Aufbau der Naturtonreihe Die Naturtonreihe ist ganz anders aufgebaut als die bei uns übliche temperierte Tonreihe. Ich möchte die Naturtonreihe an einem Beispiel erklären. Die Tonhöhe wird oft in Anzahl Schwingungen pro Sekunde, in Herz (Hz) gemessen. Wir bestimmen bei einem Naturtoninstrument den Grundton und messen ihn z.B. mit 110 Hz (dies ist ein sehr tiefer Ton A). Der Grundton entspricht dem 1. Naturton. Die Tonreihe wird bei diesem Naturtoninstrument wie folgt aussehen : 1. Naturton 2. 3. 4. (Grundton) 1.Oberton 2. Oberton 3. Oberton 110 220 330 440 Hz Hz (2 x 110 Hz) Hz (3 x 110 Hz) Hz (4 x 110 Hz) und so weiter bis ins Unendliche, oder die Spieltechnik und das Instrument setzen Grenzen. 2 2 Aufbau der Naturtonreihe Die Verdoppelung der Schwingfrequenz ergeben eine Oktave, z.B. : 1.Naturton (110 Hz) - 2.Naturton (220 Hz) oder 2.Naturton (220 Hz) - 4.Naturton (440 Hz) oder 5.Naturton (550 Hz) - 10.Naturton (1100 Hz) Selbstverständlich kann der Grundton (1.Naturton) höher oder tiefer gewählt werden. Meist ist er jedoch im Instrument durch die Konstruktion festgelegt. Die meisten Naturtoninstrumente, auch die menschliche Stimme im Obertongesang, sind von Naturton 1..12 spielbar. Meist sind die tiefen und die hohen Töne schwierig zu spielen. Im untern Bereich der Tonreihe sind die Töne weit auseinander (von Naturton 1 bis 2 ja eine volle Oktave), darum eignen sich besonders die oberen Töne für Melodien. Bei einem bestimmten Song muss unbedingt mit dem richtigen Naturton begonnen werden, darum wird sich der Naturtonmusiker vor Songbeginn mit einigen Tönen einspielen, den Grundton (1. Naturton) suchen und so den Anfangston finden. Sollte der Song in einer andern Tonlage gespielt werden, muss der Grundton geändert werden, d.h. Wechseln auf ein Instrument mit einer andern Naturtonreihe. Es gibt aber auch einige Instrumente, bei denen ein Grundtonwechsel gemacht werden kann (gewisse Mundbogen, Fujara, Obertongesang, Spiel mit mehreren Maultrommeln) 3 3 Die gespreizte Oktave 3 Die gespreizte Oktave In allen Musiken der Erde gilt die genaue Oktave (Verdopplung der Frequenz) als wichtigstes Tonintervall und wird nach vielen Arten mit Zwischentönen ausgefüllt. In gewissen Fällen stimmt die recht einfache Physik und Mathematik der reinen Naturtonleiter nicht ganz und die Oktave und die Tonreihe eines Instrumentes wird mehr oder weniger ganz bewusst gespreizt. Dieses Phänomen ergibt eine eigenartige, faszinierende Spannung in den Klang und die Melodie (z.B. beim Büchel, eine Art schweizer Alphorn, bei gewissen indischen Instrumenten oder in Gesängen). 4 Ekmelische Töne der Naturtonreihe Ich möchte den Musikern besonders Naturton 7 (Bluenote, Naturseptime) und Naturton 11 (Alphornfa), aber auch 13, 14, 17 usw. ans Herzen legen. Sie werden in der klassischen Musik Ekmelische Töne genannt. Gerade diese Töne sind nur auf Naturtoninstrumenten spielbar, finden sich also auf einem Klavier nicht, weil sie zwischen zwei Tasten (Halbtönen) liegen. Dies ist auch der Grund, dass viele Naturtonmusiker diese Töne nicht kennen und nicht spielen. In der Schweiz gibt es viele Alphornbläser, die die emelischen Töne als "falsche Töne" empfinden und meiden. Anderseits gibt es wunderbare alte und auch neue Alphorn-Stücke, die diese Töne enthalten. Die ekmelischen Töne sind wirklich sehr reizvoll und es ist für den Spieler sehr spannend, diese Töne zu suchen und in die Musik einzubauen. 4 5 Residualton 5 Residualton Das menschliche Hörzentrum ist in der Lage, zu einem (auch nur teilweise) erklingenden Obertonspektrum die Grundfrequenz wahrzunehmen, auch wenn diese nicht erklingt. Diesen „hinzugefügten“ Grundton bezeichnet man auch als Residualton. Diese Technik wird eingesetzt, um auf Lautsprechersystemen Bässe zu simulieren, die es rein technisch überhaupt nicht wiedergeben könnte. So erkennt man im Kofferradio die gespielte Tonhöhe eines Kontrabasses, obwohl die Frequenz von den kleinen Lautsprechern nicht wiedergegeben werden kann. Auch beim Telefonieren entsteht dieser Effekt : Der Grundton der menschlichen Stimme wird über das Telefon nicht übertragen, der Frequenzbereich des Telefons ist zu schmal, die Stimmübertragung beginnt erst oberhalb. Aber das Gehirn nimmt den Grundton wahr. Dieses Phänomen wird auch traditionell im Orgelbau ausgenutzt : Bei gleichzeitigem Einsatz des 8-Fuß und des 51/3-Fuß, der eine Quinte darüber liegt, hört man den 16Fuß, also eine Oktave unter dem 8-Fuß. Hintergrund ist, dass das Gehör nicht nur das Obertonspektrum, sondern auch die Periode des akustischen Zeitsignals auswertet. Bei einem harmonischen Obertonspektrum bleibt aber die Periode des Zeitsignals erhalten, selbst wenn der Grundton entfernt wird. 5
