
Ein Oberton ist jede Resonanzfrequenz oberhalb der Grundfrequenz eines Tons (oder einer beliebigen Schwingung ). Ein Oberton kann ein harmonischer Ton sein oder nicht. [ 1 ] Anders ausgedrückt: Obertöne sind alle Töne, die höher sind als der tiefste Ton eines einzelnen Klangs; der Grundton ist der tiefste Ton. Obwohl der Grundton üblicherweise am deutlichsten wahrgenommen wird, sind Obertöne tatsächlich in jedem Ton außer einer reinen Sinuswelle vorhanden . [ 2 ] Die relative Lautstärke oder Amplitude der verschiedenen Obertöne ist eines der wichtigsten Merkmale der Klangfarbe, also der individuellen Charakteristik eines Klangs. [ 3 ]
Im Modell der Fourier-Analyse werden Grundton und Obertöne zusammen als Teiltöne bezeichnet . Harmonische , genauer gesagt harmonische Teiltöne, sind Teiltöne, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache des Grundtons sind (einschließlich des Grundtons selbst, der das 1-fache ist). Diese sich überschneidenden Begriffe werden in der Beschreibung des akustischen Verhaltens von Musikinstrumenten unterschiedlich verwendet. [ 4 ] (Siehe Etymologie unten.) Das Modell der Fourier-Analyse berücksichtigt auch inharmonische Teiltöne, deren Frequenzen keine ganzzahligen Verhältnisse zum Grundton sind (z. B. 1,1 oder 2,14179).

Wird ein Resonanzsystem wie eine angeblasene Pfeife oder eine gezupfte Saite angeregt, entstehen neben dem Grundton zahlreiche Obertöne. In einfachen Fällen, wie bei den meisten Musikinstrumenten, entsprechen die Frequenzen dieser Töne den Obertönen (oder liegen nahe an ihnen). Ausnahmen bilden beispielsweise die Pauke – deren erster Oberton etwa das 1,6-Fache ihrer Grundresonanzfrequenz beträgt [ 5 ] , Gongs und Becken sowie Blechblasinstrumente . Der menschliche Vokaltrakt ist in der Lage , Obertöne mit stark variierenden Amplituden, sogenannte Formanten , zu erzeugen, welche die verschiedenen Vokale definieren . [ 6 ]
Erläuterung
Die meisten Oszillatoren , von einer gezupften Gitarrensaite bis zu einer angeblasenen Flöte, schwingen von Natur aus mit einer Reihe von Eigenfrequenzen, den sogenannten Normalschwingungen . Die niedrigste Eigenfrequenz wird als Grundfrequenz bezeichnet , die höheren Frequenzen als Obertöne. Wird ein Oszillator angeregt – beispielsweise durch das Zupfen einer Gitarrensaite –, schwingt er oft gleichzeitig mit mehreren seiner Eigenfrequenzen. Beim Spielen eines Tons entsteht daher der Eindruck, dass zusätzlich zur Grundfrequenz (Obertöne) weitere Frequenzen (Obertöne) erklingen.
Die Klangfarbe ermöglicht es dem Hörer, den Klang verschiedener Instrumente zu unterscheiden. Sie wird dadurch bestimmt, welche Obertöne betont werden. Das heißt, das Verhältnis der Lautstärke dieser Obertöne zueinander bestimmt den spezifischen Klangcharakter der jeweiligen Instrumentenfamilie. Die Intensität der einzelnen Obertöne ist selten über die Dauer eines Tons konstant. Im Laufe der Zeit können verschiedene Obertöne unterschiedlich schnell abklingen, wodurch die relative Intensität jedes Obertons unabhängig von der Gesamtlautstärke des Klangs zu- oder abnimmt. Ein geschultes Ohr kann diese Veränderungen selbst innerhalb eines einzigen Tons wahrnehmen. Deshalb kann die Klangfarbe eines Tons unterschiedlich wahrgenommen werden, je nachdem, ob er staccato oder legato gespielt wird .
Ein angeregter, nichtlinearer Oszillator, wie beispielsweise die Stimmbänder , ein geblasenes Blasinstrument oder eine gestrichene Geigensaite (jedoch nicht eine angeschlagene Gitarrensaite oder eine Glocke), schwingt periodisch und nicht sinusförmig. Dadurch entsteht der Eindruck von Tönen bei ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz, den sogenannten Obertönen oder genauer: harmonischen Teiltönen. Bei den meisten Streichinstrumenten und anderen langen, dünnen Instrumenten wie dem Fagott liegen die ersten Obertöne recht nahe an ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz, wodurch eine Annäherung an eine Obertonreihe entsteht . Daher werden Obertöne in der Musik oft als Harmonische bezeichnet. Je nachdem, wie die Saite gezupft oder gestrichen wird, können unterschiedliche Obertöne betont werden.
Bei manchen Instrumenten können die Obertöne jedoch kein exaktes Vielfaches der Grundfrequenz sein, was zu leichten Dissonanzen führt . Hochwertige Instrumente werden üblicherweise so gebaut, dass ihre einzelnen Töne keine disharmonischen Obertöne erzeugen. Tatsächlich dient das aufgeweitete Ende eines Blechblasinstruments nicht dazu, den Klang zu verstärken, sondern um die durch die Rohrlänge bedingten „Endeffekte“ auszugleichen, die die Obertöne sonst deutlich von ganzzahligen Harmonischen abweichen lassen würden. Dies wird im Folgenden veranschaulicht:
Betrachten wir eine Gitarrensaite. Ihr idealisierter erster Oberton wäre genau doppelt so hoch wie ihr Grundton, wenn ihre Länge um die Hälfte verkürzt würde, beispielsweise durch leichtes Drücken der Saite im 12. Bund . Untersucht man jedoch eine schwingende Saite, so zeigt sich, dass sie nicht bündig mit Steg und Sattel abschließt, sondern an beiden Enden eine kleine „tote Länge“ aufweist. [ 7 ] Diese tote Länge variiert von Saite zu Saite und ist bei dickeren und/oder steiferen Saiten ausgeprägter. Das bedeutet, dass eine Halbierung der physikalischen Saitenlänge nicht die tatsächliche Schwingungslänge der Saite halbiert und die Obertöne daher keine exakten Vielfachen der Grundfrequenz sind. Dieser Effekt ist so deutlich, dass bei korrekt eingestellten Gitarren der Steg so geneigt ist, dass die dünneren Saiten bis zu einigen Millimetern kürzer sind als die dickeren. Andernfalls würden aus zwei oder mehr Saiten unharmonische Akkorde entstehen. Ähnliche Überlegungen gelten für Röhreninstrumente.
Musikalischer Sprachgebrauch

Ein Oberton ist eine Teilschwingung (eine „Partialwelle“ oder „Teilfrequenz“), die entweder eine harmonische Teilschwingung (eine Harmonische ) außer der Grundschwingung oder eine inharmonische Teilschwingung sein kann. Eine harmonische Frequenz ist ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz. Eine inharmonische Frequenz ist ein nicht-ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz.
Ein Beispiel für harmonische Obertöne: (absolute Harmonie)
| Frequenz | Befehl | Name 1 | Name 2 | Name 3 |
|---|---|---|---|---|
| 1 · f = 440 Hz | n = 1 | Grundton | 1. Harmonische | 1. Teil |
| 2 · f = 880 Hz | n = 2 | 2. Oberton [ 8 ] | 2. Harmonische | 2. Teil |
| 3 · f = 1320 Hz | n = 3 | 3. Oberton | 3. Harmonische | 3. Teil |
| 4 · f = 1760 Hz | n = 4 | 4. Oberton | 4. Harmonische | 4. Teil |
Manche Musikinstrumente, wie beispielsweise das Klavier , erzeugen Obertöne, die etwas höher oder tiefer als die eigentlichen Harmonischen sind. Diese Abweichung trägt maßgeblich zu ihrem Klang bei. Aufgrund von Phasenverschiebungen [ 9 ] zwischen dem Grundton und den Teilharmonischen sind ihre Wellenformen zudem nicht perfekt periodisch.
Musikinstrumente, die Töne beliebiger Dauer und Tonhöhe erzeugen können, besitzen harmonische Teiltöne. Eine Stimmgabel, die mit einem ausreichend leisen Schlägel (oder einem ähnlichen Instrument) angeschlagen wird, erzeugt einen Ton, der nahezu ausschließlich aus dem Grundton besteht; er hat eine sinusförmige Wellenform. Dennoch erwies sich Musik, die aus reinen Sinustönen besteht, Anfang des 20. Jahrhunderts als unbefriedigend. [ 10 ]
Etymologie
In Hermann von Helmholtz ’ Klassiker „Über die Tonempfindungen“ verwendete er den deutschen Begriff „Obertöne“, eine Kurzform von „Oberpartialtönen“. Laut Alexander Ellis (S. 24–25 seiner englischen Übersetzung von Helmholtz) führte die Ähnlichkeit des deutschen „ober“ mit dem englischen „over“ dazu, dass Professor Tyndall Helmholtz’ Begriff falsch übersetzte und so „overtone“ (Oberton) schuf. [ 4 ] Ellis kritisiert den Begriff „Overtone“ aufgrund seiner problematischen Implikationen. Da „Overtone“ die oberen Teiltöne als ein so eigenständiges Phänomen erscheinen lässt, führt dies zu dem mathematischen Problem, dass der erste Oberton der zweite Teilton ist. Im Gegensatz zur Diskussion über „Teiltöne“ hat das Wort „Overtone“ zudem Konnotationen, die zu Spekulationen über die Existenz von „ Untertönen “ geführt haben (ein Begriff, der manchmal mit „ Differenztönen “ verwechselt, aber auch in Spekulationen über eine hypothetische „ Untertonreihe “ verwendet wird).
„Obertöne“ in der Chormusik
In der Barbershop-Musik , einem vierstimmigen Gesangsstil, wird der Begriff „ Oberton“ oft in einem verwandten, aber spezifischen Sinne verwendet. Er bezeichnet einen psychoakustischen Effekt, bei dem der Zuhörer eine höhere und von den Grundtönen der vier vom Quartett gesungenen Töne abweichende Tonhöhe wahrnimmt. Der „Oberton“ des Barbershop-Sängers entsteht durch das Zusammenspiel der oberen Teiltöne der einzelnen Töne (sowie durch Summen- und Differenzfrequenzen, die durch nichtlineare Wechselwirkungen im Ohr entstehen). Ähnliche Effekte finden sich auch in anderen polyphonen A-cappella -Musikformen wie der Musik Georgiens und dem sardischen Cantu a tenore . Obertöne werden beim Singen in einem besonders resonanten Raum, wie beispielsweise einer Kirche, besonders deutlich hervortreten. Eine Theorie zur Entwicklung der Polyphonie in Europa besagt, dass die Sänger des gregorianischen Chorals , der ursprünglich einstimmig sang, begannen, die Obertöne ihres einstimmigen Gesangs zu hören und diese Tonhöhen nachzuahmen – wobei die Quinte, Oktave und große Terz die lautesten Obertöne der Vokalmusik sind. Dies ist eine Erklärung für die Entwicklung des Dreiklangs und die Idee der Konsonanz in der Musik.
Der erste Schritt beim Komponieren von Chormusik mit Obertongesang besteht darin, herauszufinden, was die Sänger ohne umfangreiche Übung erfolgreich leisten können. Der zweite Schritt ist, einen musikalischen Kontext zu finden, in dem diese Techniken wirksam sind und nicht nur als Spezialeffekte dienen. Anfänglich wurde angenommen, dass Anfänger Folgendes können: [ 11 ]
- Glissando durch die Teiltöne eines gegebenen Grundtons, aufsteigend oder absteigend, schnell oder langsam
- Vokale/Text für relative Tonhöhengesten bei unbestimmten Teiltönen verwenden, die die gegebene Form angeben, ohne bestimmte Teiltöne zu spezifizieren.
- Improvisieren Sie über die Teiltöne des gegebenen Grundtons, ad lib. , frei oder in einem bestimmten Stil oder einer bestimmten Art und Weise.
- einen bestimmten Partialton finden und aufrechterhalten (erfordert Intervallerkennung)
- Im weiteren Sinne bewegt man sich zu einem angrenzenden Teilbereich, darüber oder darunter, und wechselt zwischen den beiden ab.
Sängerinnen und Sänger sollten beim Obertongesang nicht aufgefordert werden, die Grundtonhöhe zu verändern; die Änderung von Teiltönen sollte stets zu einem benachbarten Teilton erfolgen. Wenn ein bestimmter Teilton vorgegeben werden soll, sollte den Sängerinnen und Sängern Zeit (etwa einen Taktschlag) gegeben werden, damit die Obertöne „erklingen“ und der richtige Ton gefunden werden kann. [ 11 ]
Saiteninstrumente

Saiteninstrumente können auch mehrstimmige Töne erzeugen, wenn die Saiten geteilt oder der Klang auf irgendeine Weise verzerrt wird. Die Sitar besitzt Resonanzsaiten, die beim Spielen die Obertöne hervorheben. Auch bei der Tanpura , dem Borduninstrument der traditionellen nord- und südindischen Musik , spielen die Obertöne eine wichtige Rolle. Hierbei werden lose, in Oktaven und Quinten gestimmte Saiten gezupft, die so konstruiert sind, dass sie schnarren und so Resonanzen erzeugen, die den kaskadenartigen Klang der Obertöne verstärken.
Westliche Streichinstrumente wie die Violine können nahe am Steg gespielt werden (eine Technik namens „ sul ponticello “ [ 12 ] oder „am Steg“), wodurch der Ton in Obertöne aufgespalten wird und einen charakteristischen glasigen, metallischen Klang erhält. Verschiedene Bogentechniken können ebenfalls eingesetzt werden, um die Obertöne hervorzuheben, ebenso wie die Verwendung von Saitenknoten zur Erzeugung natürlicher Flageoletttöne. Bei Instrumenten der Violinfamilie können Obertöne mit dem Bogen oder durch Zupfen gespielt werden. Partituren und Stimmen für westliche Violinen geben an, wo der Spieler Flageoletttöne spielen soll. Die bekannteste Technik auf der Gitarre ist das Spielen von Flageoletttönen oder die Verwendung von Verzerrungseffekten . Das alte chinesische Instrument Guqin enthält eine Tonleiter, die auf den Knotenpositionen von Obertönen basiert. Die vietnamesische đàn bầu basiert auf Flageoletttönen. Weitere mehrstimmige erweiterte Spieltechniken sind das präparierte Klavier , die präparierte Gitarre und der dritte Steg .
Blasinstrumente
Blasinstrumente manipulieren die Obertöne bei der normalen Klangerzeugung erheblich. Verschiedene Spieltechniken ermöglichen es jedoch, Mehrklangsformen zu erzeugen , die die Obertöne des Instruments hervorheben. Bei vielen Holzblasinstrumenten werden alternative Griffe verwendet. Auch Überblasen [ 13 ] , also das Erhöhen des Luftdrucks, kann zur Aufspaltung von Tönen in ihre Obertöne führen. Bei Blechblasinstrumenten lassen sich Mehrklangsformen erzeugen, indem man singt und gleichzeitig einen Ton spielt. Dadurch interagieren die beiden Töne: Liegt der gesungene Ton in bestimmten harmonischen Intervallen zum gespielten Ton, verschmelzen die beiden Klänge und erzeugen durch das Phänomen der Summen- und Differenztöne zusätzliche Töne .
Auch nicht-westliche Blasinstrumente nutzen Obertöne beim Spielen, wobei einige den Obertonklang besonders hervorheben. Instrumente wie das Didgeridoo sind stark von der Interaktion und Manipulation der Obertöne abhängig, die durch die Veränderung der Mundform während des Spielens oder durch gleichzeitiges Singen und Spielen erreicht wird. Ebenso kann man beim Spielen einer Mundharmonika oder Stimmflöte die Mundform verändern, um bestimmte Obertöne zu verstärken. Obwohl die Maultrommel kein Blasinstrument ist, wird eine ähnliche Technik beim Spielen der Maultrommel angewendet : Der Spieler verstärkt die Obertöne des Instruments durch die Veränderung der Form und damit der Resonanz seines Vokaltraktes .
Blechblasinstrumente
Blechblasinstrumente hatten ursprünglich keine Ventile und konnten nur die Töne der natürlichen Obertöne bzw. der harmonischen Reihe spielen. [ 14 ]
Blechblasinstrumente nutzen nach wie vor hauptsächlich die Obertonreihe zur Tonerzeugung: Die Tuba hat typischerweise 3–4 Ventile, die Tenorposaune 7 Zugpositionen, die Trompete 3 Ventile und das Horn typischerweise 4 Ventile. Jedes Instrument kann (innerhalb seines jeweiligen Tonumfangs) die Obertonreihen in verschiedenen Tonarten mit jeder Griffkombination (offen, 1, 2, 12, 123 usw.) spielen. Die Funktion jedes Ventils bzw. Rotors (außer bei der Posaune) ist wie folgt: Das 1. Ventil senkt die große Sekunde, das 2. Ventil die kleine Sekunde, das 3. Ventil die kleine Terz und das 4. Ventil die reine Quarte (zu finden bei der Piccolotrompete, bestimmten Euphoniums und vielen Tuben). [ 15 ] Das Horn besitzt eine Klappe, die andere Ventile öffnet und eine reine Quarte höher gestimmt ist; dies ermöglicht einen leichteren Wechsel zwischen den verschiedenen Registern des Instruments. [ 15 ] Ventile ermöglichen es Blechblasinstrumenten, chromatische Töne sowie Töne innerhalb der Obertonreihe zu spielen (offenes Ventil = C-Obertonreihe, 2. Ventil = B-Obertonreihe auf der C-Trompete), indem sie die Luftgeschwindigkeit und die Lippenschwingungen verändern.
Tuba , Posaune und Trompete spielen Töne in den ersten Oktaven der Obertonreihe, wo die Teiltöne weiter auseinander liegen. Das Horn erzeugt Töne in einer höheren Oktave der Obertonreihe, wodurch die Teiltöne näher beieinander liegen und es schwieriger ist , die korrekten Tonhöhen und Teiltöne zu treffen. [ 14 ]
Obertongesang
Der Obertongesang ist eine traditionelle Gesangsform in vielen Teilen des Himalaya und des Altai ; Tibeter, Mongolen und Tuwiner sind für ihren Obertongesang bekannt. In diesen Kontexten wird er oft als Kehlkopfgesang oder Khoomei bezeichnet , sollte aber nicht mit dem Kehlkopfgesang der Inuit verwechselt werden , der auf andere Weise erzeugt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, Obertöne aus Grundtönen zu erzeugen, ohne die Kehle zu belasten.
Auch beim Singen spielt der Oberton eine wichtige Rolle für die Formung des Vokaltraktes, die Verbesserung von Klangfarbe, Resonanz und Textinterpretation. Beim Üben des Obertongesangs kann der Sänger unnötigen Druck auf die Muskulatur, insbesondere im Halsbereich, abbauen. Wer einen einzelnen Oberton „findet“, weiß, wo die Empfindung liegen muss, um die Stimmresonanz im Allgemeinen zu fördern und so die Resonanz der eigenen Stimme bei jedem Vokal und in jeder Lage zu finden. [ 16 ]
Obertöne in der Musikkomposition
Die Vorrangstellung des Dreiklangs in der westlichen Harmonielehre rührt von den ersten vier Teiltönen der Obertonreihe her. Die achten bis vierzehnten Teiltöne ähneln der gleichstufigen akustischen Tonleiter .
Wird diese Tonleiter als Akkord dargestellt, nennt man sie lydischen Dominant-Dreizehnten-Akkord. [ 17 ] Dieser Akkord findet sich in der gesamten westlichen Musik, dient aber insbesondere als Grundlage der Jazzharmonik , spielt eine wichtige Rolle in der Musik von Franz Liszt , Claude Debussy [ 18 ] und Maurice Ravel und erscheint als Mystischer Akkord in der Musik von Alexander Skrjabin . [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

Da die Obertonreihe ohne Periodizität unendlich vom Grundton aufsteigt, wurde in der westlichen Musik die gleichstufige Stimmung entwickelt, um Synchronizität zwischen verschiedenen Oktaven zu erzeugen. [ 2 ] [ 22 ] Dies wurde durch die Verstimmung bestimmter Intervalle, wie beispielsweise der reinen Quinte , erreicht . Eine reine Quinte liegt 702 Cent über dem Grundton, die gleichstufige Stimmung erniedrigt sie jedoch um zwei Cent. Der Unterschied ist kaum wahrnehmbar und ermöglicht sowohl die Illusion, dass die Tonleiter über mehrere Oktaven hinweg in sich rein klingt, als auch, dass Tonarten, die auf allen zwölf chromatischen Tönen basieren, rein klingen. [ 23 ]
Auch westliche Komponisten klassischer Musik haben die Obertonreihe in der Orchestrierung genutzt. In seiner Abhandlung „Grundlagen der Orchestrierung“ erklärt der russische Komponist Nikolai Rimski-Korsakow, die Obertonreihe könne „als Leitfaden für die Orchesteranordnung von Akkorden dienen“. [ 24 ] Anschließend demonstriert Rimski-Korsakow, wie man einen C-Dur-Dreiklang mithilfe der Obertonreihe und den Teiltönen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 und 16 gestaltet.
Im 20. Jahrhundert führten die Auseinandersetzung mit außereuropäischer Musik und weitere wissenschaftliche Erkenntnisse zur Akustik einige westliche Komponisten dazu, alternative Stimmungssysteme zu erforschen. Harry Partch beispielsweise entwarf ein Stimmungssystem, das die Oktave in 43 Töne unterteilt, wobei jeder Ton auf der Obertonreihe basiert. [ 25 ] Die Musik von Ben Johnston verwendet viele verschiedene Stimmungssysteme, darunter sein Streichquartett Nr. 5, das die Oktave in mehr als 100 Töne unterteilt. [ 26 ]
Spektralmusik ist ein Genre, das in den 1970er und 80er Jahren von Gérard Grisey und Tristan Murail unter der Schirmherrschaft des IRCAM entwickelt wurde . Im Allgemeinen befasst sich Spektralmusik mit Resonanz und Akustik als Kompositionselementen. In Griseys wegweisendem Werk „Partiels“ beispielsweise nutzte der Komponist ein Sonogramm , um die wahren Klangeigenschaften des tiefsten Tons einer Tenorposaune (E2) zu analysieren. [ 2 ] Die Analyse zeigte, welche Obertöne dieses Klangs am stärksten hervortraten, und „Partiels“ wurde anschließend um diese Analyse herum komponiert. Ein weiteres wegweisendes Werk der Spektralmusik ist Tristan Murails „ Gondwana“ für Orchester. Dieses Werk beginnt mit einer Spektralanalyse einer Glocke und transformiert diese schrittweise in die Spektralanalyse eines Blechblasinstruments. [ 2 ] Zu den weiteren Vertretern der Spektralmusik und ihrer postspektralen Ausrichtung zählen Jonathan Harvey , Kaija Saariaho und Georg Friedrich Haas .
John Luther Adams ist bekannt für seinen ausgiebigen Einsatz der Obertonreihe sowie für seine Vorliebe, Musikern die Möglichkeit zu geben, ihre eigenen Gruppierungen zu bilden und in ihrem eigenen Tempo zu spielen, um so das Klangerlebnis zu verändern. [ 27 ] Beispielsweise kann sein Stück „Sila: The Breath of the World“ von 16 bis 80 Musikern gespielt werden, die in eigenen Gruppen aufgeteilt sind. Das Stück basiert auf sechzehn „harmonischen Wolken“, die auf den ersten sechzehn Obertönen des tiefen B beruhen. Ein weiteres Beispiel ist John Luther Adams’ Stück „ Everything That Rises“ , das aus seinem Werk „Sila: The Breath of the World“ hervorging . „Everything That Rises“ ist ein Streichquartett mit sechzehn harmonischen Wolken, die auf dem Grundton (C0) aufbauen. [ 28 ]
Siehe auch
- Kombinationston
- Harmonisch
- Reine Stimmung
- Mersennes Gesetze
- Obertonbande (in der Schwingungsspektroskopie)
- Skala der Harmonischen
- Gestreckte Oktave
- Undertone-Serie
- Xenharmonische Musik
Referenzen
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