Reine Töne im Gegensatz zu echten Klängen

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Ein reiner Ton ist ein Ton mit einer sinusförmigen Wellenform. Eine Sinuswelle ist gekennzeichnet durch:

  • Ihre Häufigkeit: die Anzahl der Zyklen pro Sekunde. Ihre Einheit ist Hertz (Hz), zum Beispiel 100 Hz = 100 Zyklen pro Sekunde.
  • Ihre Amplitude (in Bezug auf die Lautstärke für Töne): die Größe jedes Zyklus.

Diese Eigenschaften werden vom menschlichen Ohr entschlüsselt, um einen Ton wahrzunehmen. Der Mensch kann reine Töne von 20 Hz bis 20.000 Hz (für beste Ohren) hören, jedoch nimmt dieser hörbare Bereich mit zunehmendem Alter ab. Im Vergleich dazu besteht das Licht, das wir sehen, aus Sinuswellen von 4·1014 Hz bis 7,9·1014 Hz.

Du kannst den Hörbereich deiner Ohren mit Youtube-Videos wie dem folgenden überprüfen, das alle reinen Töne von 20 Hz bis 20 kHz wiedergibt. Wahrscheinlich hörst du nichts über 16 kHz.

Die menschliche Wahrnehmung der Lautstärke hängt von der Frequenz des reinen Tons ab. Zum Beispiel ist ein reiner Ton bei der Amplitude 10 der Frequenz 30 Hz leiser als ein reiner Ton bei der Amplitude 10 der Frequenz 1000 Hz. Menschliche Ohren folgen einem psychoakustischen Modell (für Interessierte ein Artikel auf Wikipedia mit weiteren Informationen: Psychoakustik).

Hinweis: Diese spaßige Tatsache wird am Ende des Artikels interessante Konsequenzen haben.

Abbildung 2 Reine Sinuswelle der Frequenz 20 Hz
Abbildung 2: Reine Sinuswelle der Frequenz 20 Hz

Reine Sinuswell bei 20 Hz

In dieser Abbildung sehen wir die Darstellung einer reinen Sinuswelle der Frequenz 20 Hz und der Amplitude 1.

Reine Töne gibt es natürlich nicht, aber jeder Klang in unserer Welt ist die Summe mehrerer reiner Töne bei verschiedenen Amplituden.

Abbildung 3 Komplexe Welle von 20 Hz und Oberwellen
Abbildung 3: Komplexe Welle von 20 Hz und Oberwellen

Zusammensetzung von Sinuswellen

In dieser Abbildung siehst du die Darstellung eines realistischeren Klanges, der aus mehreren Sinuswellen besteht:

  • eine reine Sinuswelle der Frequenz 20Hz und der Amplitude 1
  • eine reine Sinuswelle der Frequenz 40Hz und der Amplitude 2
  • eine reine Sinuswelle der Frequenz 80Hz und der Amplitude 1,5
  • eine reine Sinuswelle der Frequenz 160Hz und Amplitude 1

Ein echter Klang kann aus Tausenden von reinen Tönen bestehen.

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