Tonerzeugung bei der Singstimme

Tonerzeugung bei der Singstimme Übung

• Vervollständige die Sätze.

  Tipps

  Eine Stimmgabel mit einem tiefen Ton schwingt langsamer als eine Stimmgabe mit einem hohen Ton.

  Ein stark gespanntes Paukenfell hat einen höheren Ton als ein schlaffes Paukenfell.

  Der Kammerton $a$ mit der Frequenz $432~\text{Hz}$ hat die Obertöne $864~\text{Hz}$, $1296~\text{Hz}$, $1728~\text{Hz}$ usw.

  Lösung

  Wir können die Halbsätze wie folgt vervollständigen:

  • „Wenig gespannte Stimmlippen ... erzeugen einen tiefen Ton.“ Du kannst dir das ähnlich wie bei einer Pauke vorstellen: Je stärker das Paukenfell gespannt ist, desto höher ist der Ton.

  • „Stark gespannte Stimmlippen ... erzeugen viele Luftstöße pro Sekunde.“ Je mehr Luftstöße pro Sekunde erzeugt werden, desto höher ist der Ton. Auch bei einer schwingenden Saite ist der Ton umso höher, je stärker die Saite gespannt ist.

  • „Die Frequenzen der Obertöne ... sind ganzzahlige Vielfache der Frequenzen des Grundtons.“ Diese Obertöne spielen bei der Tonerzeugung in Blasinstrumenten eine große Rolle. Sie sind bei jedem Ton eines Instruments oder einer Singstimme vorhanden. Die unterschiedliche Verstärkung oder Dämpfung der Obertöne bestimmt den Klang der Instrumente oder der einzelnen Vokale einer Singstimme.

  • „Durch Verformung des Vokaltrakts ... werden verschiedene Obertöne gestärkt oder gedämpft.“ Diese Verstärkung und Dämpfung dient u. a. dazu, verschiedene Vokale zu bilden, und bestimmt die Klangfarbe der Singstimme.

  • „Die Schallwellen eines tiefen Tons ... haben weniger Schwingungen pro Sekunde als die eines hohen Tons.“ Je höher der Ton ist, desto schneller sind die Schwingungen.

• Beschreibe den Vorgang der Tonerzeugung beim Singen.

  Tipps

  Beim Einatmen strömt Luft in die Lunge.

  Ein Ton kommt erst zustande, wenn die Luft in Schwingungen gerät.

  Beim Ausatmen sind die Stimmlippen zunächst geschlossen.

  Lösung

  Ein klingender Ton ist eine als Schallwelle übertragene Schwingung der Luftmoleküle. Bei der Singstimme wird diese Schwingung der Luftmoleküle im Rachenraum erzeugt. Dazu ist die Abfolge verschiedener Vorgänge notwendig: Durch tiefes Einatmen wird die Lunge mit Luft gefüllt. Beim Ausatmen strömt die Luft durch die Lunge zurück zum Kehlkopf. Die zurückströmende Luft trifft auf die beiden im angespannten Zustand geschlossenen Stimmlippen. Vor den Stimmlippen staut sich die Luft, sodass sich ein gewisser Druck aufbaut. Dann öffnen sich die Stimmlippen und lassen die Luft entweichen. Anschließend schwingen die Stimmlippen in ihre geschlossene Position zurück. Bis sich erneut ein hinreichend großer Druck aufgebaut hat, bleiben die Stimmlippen geschlossen. Durch dieses Öffnen und Schließen kommen die Stimmlippen ins Schwingen und erzeugen so den Ton als rhythmische Luftdruckänderung. Durch die Schwingungen der Stimmlippen werden die Luftmoleküle zu Schwingungen angeregt, die sich wiederum als Schallwelle im Raum ausbreiten. Im Ohr wird die Schallwelle als Ton wahrgenommen.

• Bestimme die Frequenzen der Grundtöne.

  Tipps

  Die Frequenzen der Obertöne des Kammertons $a=432~\text{Hz}$ sind alle ganzzahligen Vielfachen der Frequenz $432~\text{Hz}$.

  $1.320~\text{Hz}$ ist kein ganzzahliges Vielfaches von $560~\text{Hz}$, denn $1.320 : 560 \approx 2,357$.

  Die Obertöne von $200~\text{Hz}$ haben die Frequenzen $400~\text{Hz}$, $600~\text{Hz}$ usw., aber nicht $300~\text{Hz}$, $500~\text{Hz}$ usw.

  Lösung

  Für die Klangfarbe eines gesungenen oder auf einem Instrument gespielten Tones sind die Obertöne entscheidend. Die Obertöne sind immer dieselben, denn sie hängen nur von den Grundtönen ab. Ihre Frequenzen sind ganzzahlige Vielfache der Frequenzen der Grundtöne. Nur weil die Schwingungen ganzzahlige Vielfache der Schwingung des Grundtons sind, werden sie zusammen mit der Schwingung des Grundtons angeregt. Für die verschiedenen Klangfarben sind nicht die Tonhöhen der Obertöne verantwortlich, sondern die unterschiedliche Verstärkung oder Dämpfung einzelner Obertöne.

  Du findest die Zuordnung der Oberton-Frequenzen zu den Grundton-Frequenzen, indem du nach Vielfachen der Grundton-Frequenzen suchst. Du kannst z. B. die Vielfachen von $220~\text{Hz}$ ausrechnen und findest $2 \cdot 220~\text{Hz} = 440~\text{Hz}$, $3 \cdot 220~\text{Hz}= 660~\text{Hz}$. Diese Frequenzen gehören also zu Obertönen.

  Zur Probe kannst du auch die Frequenz eines Obertons durch die Frequenz eines Grundtons dividieren: $1.120:220 = 5,\overline{09}$. Dies ist keine ganze Zahl, daher ist $1.120~\text{Hz}$ nicht die Frequenz eines Obertons von $220~\text{Hz}$.

  Hier ist die passende Zuordnung:

  $400~\text{Hz}$:

  • $800~\text{Hz} = 2 \cdot 400~\text{Hz}$
  • $1.200~\text{Hz} = 3 \cdot 400~\text{Hz}$
  • $1.600~\text{Hz} = 4 \cdot 400~\text{Hz}$

  $150~\text{Hz}$:

  • $300~\text{Hz} = 2 \cdot 150~\text{Hz}$
  • $750~\text{Hz} = 5 \cdot 150~\text{Hz}$
  • $1.350~\text{Hz} = 9 \cdot 150~\text{Hz}$

  $220~\text{Hz}$:

  • $440~\text{Hz} = 2 \cdot 440~\text{Hz}$
  • $1.320~\text{Hz} = 6 \cdot 220~\text{Hz}$
  • $1.760~\text{Hz} = 8 \cdot 220~\text{Hz}$

  $560~\text{Hz}$:

  • $1.120~\text{Hz} = 2 \cdot 560~\text{Hz}$
  • $1.680~\text{Hz} = 3 \cdot 560~\text{Hz}$
  • $3.920~\text{Hz} = 7 \cdot 560~\text{Hz}$

• Bestimme die Zusammenhänge von Tonhöhe und Tonfarbe mit Frequenzen.

  Tipps

  In einem Blasinstrument werden die Luftmoleküle durch Druck in Schwingungen versetzt.

  Längere Saiten erzeugen weniger Schwingungen pro Sekunde als kürzere Saiten.

  Lösung

  Folgende Sätze sind richtig:

  • „Die Tonerzeugung bei der Singstimme ... ähnelt der in einem Blasinstrument.“ In beiden Fällen werden die Luftmoleküle im Innern des Instruments in Schwingungen versetzt. Manche Blasinstrumente (z. B. Klarinetten oder Oboen) verwenden dazu schwingende Blättchen, in anderen wird wie bei der Singstimme durch die schwingenden Stimmlippen direkt der Luftstrom in Schwingungen versetzt. Das Zwerchfell ist zwar für die Atmung von Bedeutung, hat aber keinen unmittelbaren Einfluss auf den Ton und die Klangfarbe der Singstimme.

  • „Die Tonhöhe eines Streichinstruments ... hängt von der Länge der Saiten ab.“ Denn längere Saiten erzeugen tiefere Töne als kürzere Saiten. Die Erzeugung verschiedener Töne bei einer Geige oder Gitarre geschieht durch Verkürzung der schwingenden Saite mithilfe der Griffe auf dem Griffbrett.

  • „Die Klangfarbe eines Instruments ... hängt von der Verstärkung und Dämpfung der Obertöne ab.“ Die Höhen der Obertöne sind bei allen Instrumenten gleich. Erst die unterschiediche starke Dämpfung und Verstärkung führt zur Verschiedenheit der Klangfarben.

  • „Eine reine Schwingung ohne Obertöne ... ist keinem Instrument zuzuordnen.“ Der unverwechselbare Klang eines Instruments kommt durch die charakteristische Verstärkung oder Dämpfung der Obertöne zustande. Einen reinen Grundton ohne Obertöne kann man nur durch spezielle technische Geräte wie Sinus-Generatoren erzeugen – und so klingt er dann auch.

  • „Eine Schwingung der Luftmoleküle ... breitet sich als Schallwellen im Raum aus.“ Diese Schwingungen werden in Musikinstrumenten oder bei der menschlichen Stimme angeregt, z. B. durch Schwingungen von Saiten, Blättchen oder Stimmlippen.

• Zeige die Organe der Tonerzeugung.

  Tipps

  Ein Ton entsteht durch die Schwingung der Stimmlippen.

  Beim Einatmen strömt Luft in die Lunge.

  Den oberen Teil des Halses nennt man auch Rachen.

  Lösung

  Um einen Ton singen zu können, sind Bewegungen ganz verschiedener Organe erforderlich: Zuerst strömt beim Einatmen Luft durch die Luftröhre in die Lunge ein und beim Ausatmen wieder aus. Den eigentlichen Ton erzeugt eine Schwingung der Stimmlippen im Rachenraum, also im oberen Teil des Halses. Wie der Ton am Ende klingt, hängt auch von den Resonanzräumen in Mund und Nase ab, also vom Mundraum und Nasenraum. Als Vokaltrakt bezeichnet man den Mundraum, Nasenraum und Rachenraum zusammen.

• Prüfe die Aussagen.

  Tipps

  Die Lautstärke eines Tones hängt von dem Schwingungsausschlag ab. Das kannst du gut an der Membran eines Lautsprechers beobachten.

  Lösung

  Folgende Aussagen sind richtig:

  • „Je länger eine schwingende Saite ist, desto tiefer ist der Ton.“ Die Erzeugung verschiedener Tonhöhen bei der Gitarre beruht auf der variablen Verkürzung der Saite durch die Finger auf dem Griffbrett.

  • „Durch Verformung des Mundraumes lässt sich die Klangfarbe der gesungenen Töne verändern.“ Verschiedene Vokale werden z. B. durch die Verformung der Zunge gebildet. So entstehen verschiedene Klangfarben des gesungenen Tones.

  Folgende Aussagen sind falsch:

  • „Beim Singen hängt die Tonhöhe von der Form der Mundhöhle ab.“ Die Form der Mundhöhle bestimmt die Klangfarbe und auch die Resonanz. Die Tonhöhe hängt von der Schwingung der Stimmlippen ab.

  • „Je schneller die Stimmlippen schwingen, desto lauter wird der Ton.“ Die Frequenz der Schwingung bestimmt die Tonhöhe eines Tones und nicht seine Lautstärke. Die Lautstärke hängt u. a. von der Stärke der Schwingung ab, aber auch von der Resonanz.

  • „Die Frequenz eines Tones in der Einheit $~\text{Hz}$ ist die Anzahl der Schwingungen pro Minute.“ Die Anzahl der Schwingungen pro Minute wäre eine sehr große Zahl. Die Einheit $~\text{Hz}$ ist stattdessen die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde.