Harmonische

Eine Harmonische ist ein Frequenzanteil eines Klangs, der ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundfrequenz ist. Liegt der Grundton bei 100 Hz, liegen seine Harmonischen bei 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz und so weiter. Die Gesamtheit dieser Vielfachen ist die Obertonreihe.

Warum es Harmonische gibt

Die meisten Klangquellen mit bestimmbarer Tonhöhe (Stimmlippen, schwingende Saiten, Luftsäulen in einem Blasinstrument) schwingen nicht nur mit einer einzigen Frequenz. Sie schwingen gleichzeitig mit allen ganzzahligen Vielfachen einer Basisfrequenz. Jede dieser Frequenzen trägt einen eigenen Anteil zum abgestrahlten Klang bei. Die relativen Stärken dieser Anteile verleihen einem Instrument oder einer Stimme die charakteristische Klangfarbe. Zwei Trompeten, die dasselbe A4 spielen, klingen ähnlich, weil beide Harmonische bei 440 Hz, 880 Hz, 1320 Hz, … erzeugen, aber sie klingen erkennbar nach Trompete, weil die relative Lautstärke dieser Harmonischen einem für Trompeten typischen Muster folgt.

In der menschlichen Stimme entstehen die Harmonischen durch das regelmäßige Öffnen und Schließen der Stimmlippen. Die Form der resultierenden Wellenform (scharfer Schluss, weichere Öffnung) bestimmt, wie viel Energie in den höheren Harmonischen landet. Der Vokaltrakt filtert diese Quelle anschließend, indem er Frequenzen in der Nähe seiner Resonanzen verstärkt und andere abschwächt. Die Harmonischen tragen die Energie der Quelle durch den Vokaltrakt, und die Resonanzen bestimmen, welche Harmonischen am lautesten herauskommen.

Harmonische und Obertöne

Die beiden Begriffe bezeichnen fast dieselben Frequenzen, mit einem kleinen Unterschied in der Zählung:

  • Die erste Harmonische ist der Grundton selbst. Die zweite Harmonische liegt eine Oktave über dem Grundton, die dritte eine Oktave plus eine Quinte darüber und so weiter.

  • Der erste Oberton ist das, was über dem Grundton liegt, also die zweite Harmonische. Der „erste Oberton“ und die „zweite Harmonische“ sind dieselbe Frequenz.

VoceVista verwendet die Zählung der Harmonischen.

Harmonische in der Anzeige erkennen

Im Spektrum erscheinen Harmonische als Reihe von Spitzen bei gleichmäßig verteilten Frequenzen. Im Spektrogramm erscheinen sie als parallele waagerechte Linien: in gleichen Abständen bei linearer Frequenzachse, nach oben hin immer dichter bei logarithmischer Achse.

In VoceVista

Ein Notenschieber lässt sich aufziehen, um die Lage jeder Harmonischen eines gewählten Grundtons anzuzeigen. So kannst Du leicht prüfen, ob eine Spitze im Spektrogramm eine Harmonische einer bestimmten Note ist, und die Nummern der Harmonischen ablesen. Wie Du Notenschieber platzierst und einrichtest, erfährst Du unter Notenschieber.