Ton (Musik)

Ton bezeichnet in der Musik ein Schallereignis (sowie dessen Höreindruck und gedankliche Abstraktion), das von Musikinstrumenten, der menschlichen Stimme oder anderweitig erzeugt wird und dem eine mehr oder weniger exakte Tonhöhe zugeordnet werden kann. Während die physikalischen Eigenschaften als Kombinationen von Sinustönen und Geräuschkomponenten analysiert und beschrieben werden können, ist die subjektive Tonwahrnehmung von psychoakustischen Gegebenheiten, kulturellen Erfahrungen und ästhetischer Erwartung abhängig.

In Musikpraxis und Musiktheorie sind Töne Elemente eines Tonsystems bzw. einer (mathematisch beschreibbaren) Tonstruktur, die in einer Intervallbeziehung zueinander stehen und durch Tonsymbole und/oder Noten beschrieben werden.

Etymologie und begriffliche Komplexität

Der Begriff Ton stammt von Tonus, der latinisierten Form des altgriechischen τόνος, tonos, „Spannung“ zum Verb τείνειν teinein „spannen, an-, ausspannen“. Die Bedeutung des Wortes variiert je nach Kontext. Eine allgemeine Definition als "musikalisches Partikel" ist phänomenologisch aufgrund des Fehlens einer allgemein gültigen Definition von Musik a priori nicht möglich. Mehr zur Komplexität von Tönen ist in der Beschreibung von Tonhöhe, Klang, Tonhöhenwahrnehmung, Tonheit, Obertönen oder unter Klangspektren zu finden.

Tonparameter

Zur näheren Beschreibung eines Tones werden je nach Zugang verschiedene Parameter herangezogen. Üblicherweise sind dies folgende:

• die Tonhöhe; sie lässt sich akustisch als Frequenz angeben oder praktisch in Tonsymbolen oder Noten ausdrücken.
• die Lautstärke oder Tonstärke; sie lässt sich akustisch als Amplitude oder als Schalldruck bestimmen, aber auch pragmatisch durch Lautstärkeangaben.
• die Tondauer; sie lässt sich physikalisch-akustisch in Sekunden messen oder praktisch durch Notenwerte angeben.
• die Klangfarbe; sie lässt sich akustisch annäherernd durch die Obertonzusammensetzung bzw. allgemeiner durch das Frequenzspektrum charakterisieren oder praktisch durch Instrumentangaben und Spielweisen bestimmen.

Zeitliche Struktur eines Instrumentaltons

Der von Musikinstrumenten erzeugte Ton lässt sich zeitlich in drei Abschnitte unterteilen: Er besteht aus den drei Phasen des Einschwingvorgangs (dem Onset), der stationären Schwingung, bzw. der zumeist von Transienten überlagerten quasistationären Schwingung (Sustain) und dem Ausschwingvorgang (Decay).

Im zeitlichen Verlauf des Klangs ändert sich dabei das Lautstärkeverhältnis (Amplitude) der Teiltöne. Diese Lautstärkenverhältnisse bestimmen die Klangfarbe der Töne. Auch die Stimme ist in dieser Hinsicht ein „Instrument“ und erzeugt Töne im genannten Sinn, bei denen aber sogenannte Formanten die Färbung des Tones beeinflussen.

Ton und Klang in der physikalischen Akustik

Schematisches Oszilloskopbild eines Sinustons

Schematisches Oszilloskopbild eines komplexen Tons

Während man in der physikalischen Akustik unter Ton nur den reinen Sinuston versteht, ist ein vokal oder instrumental erzeugter Ton aus Sicht der physikalischen Akustik ein komplexes Schallsignal, das in vielen Fällen annähernd einen Klang darstellt. Unter Klang versteht man in der Physik ein periodisches aus Sinustönen zusammengesetztes Schallereignis, bei dem die Frequenzen der Teiltöne in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, sich also „harmonisch“ zueinander verhalten. Hierbei handelt es sich jedoch um ein vereinfachtes Modell, das auf reale Klänge nur näherungsweise angewendet werden kann.

Reale Klänge sind nämlich im allgemeinen komplexer, wobei Geräuschkomponenten und Inharmonizitäten eine wichtige Rolle spielen. Bei der menschlichen Stimme und bei Blasinstrumenten ist die Teiltonzusammensetzung weitgehend harmonisch und befindet sich in guter Übereinstimmung mit dem einfachen Modell. Bei Saiteninstrumenten ist die Frequenzzusammensetzung nur mehr näherungsweise harmonisch, und bei Schlaginstrumenten sind nur noch einzelne Teiltöne fast harmonisch, während das Gesamtspektrum eher unharmonisch ist. Solche unharmonischen Klänge, die man in der physikalischen Akustik auch als Tongemisch bezeichnet, treten z.B. auf bei Pauken, Glocken, Stabspielen, Röhren oder membranartigen Körpern. Ein Tonhöheneindruck kann auch auf sogenannten Formanten beruhen, die zum Beispiel bei einer Maultrommel durch Veränderung des Mund- und Rachenraumes beeinflusst werden. Auch innere Strukturen von Geräuschen, etwa enthaltene Einzelfrequenzen mit verstärkter Amplitude können einen Tonhöheneindruck erzeugen.

Die Tonhöhenempfindung hat eine ausreichende Dauer des Schallsignals zur Voraussetzung. Selbst ein sinusförmiges Schallsignal, das z.B. nur die Dauer einer Halbperiode hat, würde vom Gehör nicht als Ton sondern als Knackgeräusch mit unbestimmter Tonhöhe wahrgenommen. Die Minimalzeit zur Erregung einer diskreten Tonhöhenempfindung ist von der Frequenz abhängig. „Für ein Sinussignal von 1000 Hz liegt dieser Zeitwert bei etwa 12 ms.“

Der Grund für die Tonhöhenunschärfe sehr kurzer Schallsignale ist nicht rein psychologischer Natur, sondern hat einen physikalischen Hintergrund: Jede Tonhöhen- bzw. Frequenzbestimmumg ist mit einer unvermeidlichen Ungenauigkeit („Unschärfe“) behaftet, da eine absolut exakte Messung eine unendliche Dauer des Schallsignals voraussetzen würde. Dies folgt aus der Heisenbergschen Unschärferelation, die qualitativ besagt, dass zwei „konjugierte Größen“ wie Ort und Impuls oder Energie und Zeit nicht gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit bestimmt werden können; das heißt: je genauer eine der beiden Größen gemessen wird, desto unschärfer wird die andere, so dass bei absolut exakter Bestimmung der einen die andere völlig (unendlich) unbestimmt würde. Die Energie-Zeit-Unschärferelation kann wegen des Zusammenhangs von Frequenz und Energie auch als Frequenz-Zeit-Unschärferelation gedeutet werden. Konkret bedeutet dies, dass die Tonhöhe umso unbestimmter wird, je kürzer ein Ton dauert. Hieraus resultiert für die Musizierpraxis die nützliche Erkenntnis, dass bei (sehr) kurzen Tönen Intonationsschwächen weit weniger stören als bei langen.

Weblinks

• Ars Auditus Grundlagen der Akustik Uni Wuppertal
• Musiktheoretische Grundbegriffe der Elektronischen Musik
• Lärmorama