Schwingungen hören

Töne sind sich bewegende Luft. Musikinstrumente - ob Flöte, Gitarre, Klavier, Trompete - setzen die Luft um sie herum in Bewegung. Unser Ohr nimmt die Bewegungen auf, setzt diese in Nervensignale um, und wir nehmen einen Ton wahr. Ebenso wird die Luft durch Lautsprecher in einem Radio oder einem Computer in Bewegung gesetzt.

Im folgenden Applet kann man nun den Lautsprecher im Computer gezielt mit einer Wellenform, die von einer mathematischen Funktion herrührt, in Bewegung setzen. Hierbei entspricht ein x -Wert von 1 genau einer Sekunde. Bewegt sich der Lautsprecher unregelmäßig, so nimmt man eher ein Geräusch als einen glatten Ton wahr. Bewegt sich der Lautsprecher schnell periodisch in gleichem Rhythmus hin und her, so nehmen wir einen sauberen Ton wahr.

Im Applet unten kann man durch Drücken des Play-Knopfes die angegebene Funktion “ertönen” lassen. Damit man einen Ton hört, muss die Schwingung schnell genug sein. Das Ohr nimmt Töne von 20 bis ca 20000 Schwingungen pro Sekunde wahr. Je langsamer die Schwingung, desto tiefer der Ton. Mit der ersten Voreinstellung hört man einen Ton von 440 Schwingungen pro Sekunde, erzeugt durch eine ausreichend schnelle Sinus-Schwingung. Eine hinzumultiplizierte Exponentialfunktion sorgt für das Ausklingen des Tones.

Mit den Tasten oben kann man verschiedene Schwingungen und deren Klang ausprobieren.

Hier jeweils ein kleiner Kommentar zu jeder der Beispiel-Funktionen:

  Ein reiner Kammerton A.
  Ein etwas höherer Ton.
  Zwei Töne mit leicht unterschiedlicher Stimmung erzeugen einen an- und abschwellenden Klang
  Durch Hernamultiplizieren einer Exponentialfunktion erhält man einen abklingenden Ton.
  Schwingt ein Ton genau doppelt so schnell wie der andere, so hören wir das Intervall einer Oktave
  Schwingt ein Ton mit der 5/4 fachen Frequenz wie der andere, so hören wir das Intervall einer Terz
  Hört man eine Zufallsfunktion, so hört man nur Rauschen
  Ein abklingendes Rauschen klingt fast nach Schlagzeug
  Verändert man Lautstärke oder Frequenz durch eine andere Funktion, kann man ganz spannende Dinge machen

Experiment: Man kann mit den Funktionen auch selbst experimentieren, indem man eigene Funktionen in das Textfeld eingibt. Wie klingt z.B. abklingendes Rauschen kombiniert mit einer Sinus Schwingung?