Benutzer:Jpascher/Musikinstrumententechnik, Elektrotechnik und Akustik

Musikinstrumententechnik, Elektrotechnik und Akustik

Es muss festgestellt werden, dass die sog. "natürlichen Obertöne" mit ihren ganzzahligen Verhältnissen sich nur in einer äußerst künstlich bereiteten Situation – nämlich in hochentwickelten mechanischen Musikinstrumenten, die eindimensionale Schwingungen bevorzugt entwickeln – einstellen, und auch da nur in Näherung. Mechanische Klangerzeuger, wie sie jedes Kind mit Gummibändern zusammenbaut, zeigen, wie dies im anderen Extrem – also schon eher "natürlich" – klingt. Nur elektronische Klangerzeuger erlauben es, ganzzahlige Verhältnisse wesentlich Perfekter zu erzeugen, dieser – nun der Musiktheorie nach ideale – Klangcharakter wird von Musikern jedoch durchwegs negativ bewertet.

Mathematisch bleibt hinzuweisen, dass Schwingungen nur dann sinusförmig sind, wenn sie unendlich lange andauern und andauern werden. Schwingungen sind in der Praxis immer nur quasiperiodisch (fastperiodisch). Die Sinusfunktion erstreckt sich beidseitig in die Unendlichkeit und ein Abschneiden der Dauer führt mathematisch zu etwas Anderem, einer zeitlich begrenzten Welle. Werner Heisenberg prägt dafür den Ausdruck 'Wellikel', oder 'Welle-Partikel', um auf die Unvorstellbarkeit dieses Begriffsinhaltes hinzuweisen. Diese kurz andauernden Schwingungen besitzen keine scharf voneinander abgegrenzten Obertöne, sondern ein verschmiertes Frequenzband. In psychoakustischer Konsequenz ergeben sich beim Abschneiden von langandauernden kontinuierlichen, statischen Sinustönen oder Sinustongemischen breitbandige Artefakte.

Bei kurzandauernden Vorgängen solcher Art – wie sie bei allen Instrumenten auftreten, bei denen nicht stets Energie nachgereicht wird, also vor allem den Zupf- und Schlaginstrumenten (auch dem Klavier) – ist die Grundvoraussetzung des Dauertones noch nicht einmal mehr in Näherung gegeben.

In der Kultur der Ingenieurwissenschaften ging man meistens von der Situation aus, dass Vorgänge langandauernd und langsam veränderlich sind (bei der Modulation eines Radiosenders ist dies der Fall). Nur dann ergeben die Fouriertransformation und die daraus implizit im Artikel folgenden Begriffe einen Sinn. Erst in den letzten Dekaden hat sich die Einsicht durchgesetzt, dass bei schnell veränderlichen und kurz andauernden Vorgängen die Wavelet-Transformation Anwendung finden muss, worauf Begriffe wie etwa Frequenz neu gedeutet werden müssen. Zur Grundtonerkennung sind heute eine Vielfalt von verschieden Methoden in Verwendung.

Musik beinhaltet wesentlich solche Vorgänge. Insofern ist auch aus dieser Sicht Kritik an überkommenen Vorstellungen zu üben. Zu sehr sind unsere Vorstellungen von den für die Elektronik in weiten Bereiche vollständig ausreichenden heute verbreitenden Modellen geprägt. Dass man sich der komplexen Zusammenhängen bereits bevor Hermann von Helmholtz eine mathematische Theorie zur Erklärung der Klangfarbe durch Obertöne in Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik (1863) veröffentlichte, bewusst war, zeigt ein Auszug aus: Die Musik und die musikalischen Instrumente: in ihrer Beziehung zu den Gesetzen der Akustik, Friedrich Georg Karl Zamminer, 1855 ,Seite 176 „Alle tönenden Körper, welches ihre Substanz, ihre Gestalt, ihr Elastizitäts- und Spannungszustand sein möge, sind außer den Schwingungen in ganzer Masse, welche den Grundton geben, noch unendlich vieler Abtheilungsarten und eben so vieler Obertöne fähig. Die Schwingungszustände, welche sie anzunehmen vermögen, sind um so mannichfatiger, je weniger einfach ihre Form ist. Nur cylindrische und prismatische Lustsäulen und ähnlich wie diese schwingende Stäbe von geringem Durchmesser haben eine so einfache harmonische Oberreihe wie die gespannten Saiten; weit reicher schon ist die Menge der Obertöne bei Körpern, welche, wie Platten und gespannte Häute, sich in ebener oder gekrümmter Fläche ausbreiten, am Mannichfaltigsten die von beliebig in jedem Sinne ausgedehnten festen Massen und Lusträumen.“