Tonhöhe verstehen: Frequenz, Oktave und Hören

Ein Ton entsteht, wenn etwas schwingt. Schwingen heißt: Etwas bewegt sich ganz schnell hin und her. Das kann eine Gitarrensaite sein oder die Luft in einer Flöte. Die Bewegung schubst die Luft an, und die Luft trägt den Schall bis zu deinem Ohr.

Die Frequenz sagt, wie oft etwas in einer Sekunde hin und her schwingt. Man misst sie in Hertz, kurz Hz. 1 Hz heißt: einmal hin und her in einer Sekunde. 300 Hz heißt: 300-mal hin und her in einer Sekunde.

In der Praxis setzt man die Tonhöhe mit der Frequenz gleich. Die Regel lautet: Mehr Hertz ergeben einen höheren Ton. Weniger Hertz ergeben einen tieferen Ton. Klingen in einem Klang mehrere Töne zusammen, zählt dafür der tiefste davon, der Grundton. Ganz genau ist es etwas schwieriger: Auch dein Gehör bestimmt mit, wie hoch dir ein Ton vorkommt.

Menschen hören nicht jede Frequenz. Die tiefsten Töne, die ein Mensch hören kann, liegen bei etwa 16 bis 21 Hz. Die höchsten liegen bei etwa 16.000 bis 20.000 Hz. Am besten hören Menschen zwischen 2.000 und 5.000 Hz. Dort liegen auch die meisten Laute unserer Sprache.

Damit Musiker zusammen richtig gestimmt spielen können, gibt es einen Bezugston: den Kammerton. Das ist der Ton a¹, gesprochen „eingestrichenes a“. 1939 wurde auf einer internationalen Konferenz in London vereinbart, dass er 440 Hz hat. Diese Festlegung ist maßgeblich, wenn Noten eine genaue Tonhöhe angeben.

Eine Oktave ist ein Abstand zwischen zwei Tönen. Das Wort kommt aus dem Lateinischen, einer sehr alten Sprache: „octava“ heißt „die achte“. Eine Tonleiter ist eine Reihe von Tönen, die Schritt für Schritt höher werden. Singst du die Tonleiter c, d, e, f, g, a, h, c, dann ist das zweite c der achte Ton. Von c bis zum nächsten c ist es eine Oktave. Auf dem Klavier sind das 12 kleine Schritte von Taste zu Taste, wenn du weiße und schwarze Tasten mitzählst.

Bei einer Oktave hat der höhere Ton die doppelte Frequenz des tieferen Tons. Fachleute schreiben das als Verhältnis 2:1, gesprochen „zwei zu eins“. Ein Beispiel: Ein Ton hat 200 Hz. Der Ton eine Oktave höher hat 400 Hz. Gehst du eine Oktave nach unten, halbierst du die Frequenz: Aus 200 Hz werden 100 Hz. Eine Ausnahme gibt es: Beim Stimmen eines Klaviers weicht man etwas davon ab. Das nennt man Streckung.

Zwei Töne im Abstand einer Oktave klingen sehr ähnlich, fast wie derselbe Ton. Darum tragen sie denselben Notennamen, zum Beispiel beide „a“. Ein Grund dafür: Der Ton eines Musikinstruments besteht aus mehreren Teilen. Da ist der Grundton, und dazu klingen höhere Töne mit, die Obertöne. Der erste Oberton hat in der Regel genau die Frequenz des Tons eine Oktave höher. Der höhere Ton steckt also meist schon im Klang des tieferen Tons.

Ein Ton hat mehrere Eigenschaften. Man kann sie getrennt voneinander beschreiben. Drei davon lernst du hier: die Tonhöhe, die Lautstärke und die Klangfarbe. Eine weitere ist die Tondauer, also wie lange ein Ton klingt.

Die Tonhöhe sagt, ob ein Ton hoch oder tief ist. Sie hängt an der Frequenz, also daran, wie oft etwas pro Sekunde schwingt.

Die Lautstärke sagt, ob ein Ton laut oder leise ist. Eine Schallquelle ist das, was den Schall macht, zum Beispiel ein Lautsprecher. Ihre Lautstärke hängt davon ab, wie viel Schallenergie sie abgibt. Energie brauchst du, um etwas in Bewegung zu bringen; Schallenergie ist die Energie im Schall. Auch der Abstand zählt: Im Freien kommt der Schall umso leiser bei dir an, je weiter du von der Schallquelle weg bist.

Die Klangfarbe sagt, wie ein Ton klingt, zum Beispiel weich, hell oder kratzig. Darum klingen zwei Instrumente verschieden, auch wenn sie gleich hoch spielen. Die Klangfarbe hängt vor allem davon ab, welche Obertöne mitklingen. Dazu kommen Rauschen, zum Beispiel ein leises Hauchen, und wie ein Ton anfängt und aufhört.

Wichtig: Laut heißt nicht hoch. Ein Ton kann laut und tief sein oder leise und hoch. Lautstärke und Tonhöhe sind zwei verschiedene Eigenschaften.

Manche Klänge haben eine Tonhöhe, die man genau angeben kann. Man sagt: Sie haben eine bestimmte Tonhöhe. Andere Klänge haben keine genau bestimmbare Tonhöhe. Man sagt: Sie haben eine unbestimmte Tonhöhe.

Ein Geräusch hat keine genau bestimmbare Tonhöhe. Ein Geräusch entsteht, wenn etwas in der Regel unregelmäßig schwingt, also nicht im gleichen Takt hin und her. Bei vielen Tönen mit bestimmter Tonhöhe wiederholt sich die Schwingung dagegen regelmäßig, zum Beispiel bei einer schwingenden Saite.

Schlaginstrumente sind Instrumente, die man anschlägt, zum Beispiel mit einem Schlägel oder mit der Hand. Bei ihnen gibt es beides. Eine bestimmte Tonhöhe haben zum Beispiel die Pauke (eine große Trommel auf einem Kessel), die Glocke, der Buckelgong (ein Gong mit einer Wölbung in der Mitte) und das Xylophon (Holzplatten, die man mit Schlägeln anschlägt). Instrumente wie das Xylophon setzt man darum auch für Melodien ein.

Eine weniger bestimmbare Tonhöhe haben zum Beispiel die kleine Trommel, das Becken (eine runde Metallscheibe), der Flachgong (ein flacher Gong), die Rassel und die Kastagnetten (kleine Klappern, die man in der Hand aneinanderschlägt). Solche eher geräuschhaften Instrumente setzt man meistens für den Rhythmus ein, also für den Takt der Musik.

Bei Trommeln kann man Tonhöhe und Klangfarbe verändern, wenn man das Fell straffer oder lockerer spannt. Übrigens: Je kürzer ein Ton ist, desto unbestimmter wird seine Tonhöhe.