Tonhöhe / Grundfrequenz

Die Tonhöhe ist eine Wahrnehmungseigenschaft eines Klangs, die es uns erlaubt, Töne als höher oder tiefer einzuordnen. Bei einem gehaltenen Ton einer einzelnen Stimme oder eines einzelnen Instruments entspricht die Tonhöhe weitgehend, aber nicht genau, der Grundfrequenz: der tiefsten Frequenz in einem periodischen Signal, deren ganzzahlige Vielfache alle Harmonischen sind.

Der Unterschied zwischen Tonhöhe und Grundfrequenz

Die Grundfrequenz ist eine messbare physikalische Eigenschaft des Signals. Die Tonhöhe ist das, was ein menschlicher Hörer tatsächlich hört, und beide können aus mehreren Gründen auseinanderfallen:

  • Zwei Hörer können sich über die Tonhöhe desselben Klangs uneinig sein, besonders wenn er kurz oder geräuschhaft ist oder in einer ungewöhnlichen Lage liegt.

  • Das Ohr kann eine Tonhöhe auch dann wahrnehmen, wenn die zugehörige Frequenz im Signal fehlt. Das ist der Effekt des fehlenden Grundtons. Erreichen nur die 2., 3. und 4. Harmonische von 100 Hz das Ohr, hören die meisten Hörer die Tonhöhe trotzdem als 100 Hz.

  • Klänge, deren Anteile nicht auf einer Obertonreihe liegen (Klangschalen, Glocken, Klangspiele), haben unter Umständen keine eindeutig bestimmbare Tonhöhe. Verschiedene Hörer und verschiedene Analyzer kommen zu unterschiedlichen Ergebnissen.

Bei den meisten Gesangsstimmen und den meisten Instrumenten mit bestimmter Tonhöhe stimmen wahrgenommene Tonhöhe und harmonischer Grundton so gut überein, dass beide Begriffe austauschbar verwendet werden können.

Wie VoceVista die Tonhöhe schätzt

Um die Tonhöhe zu schätzen, sucht der Analyzer nach Periodizität im Signal und fragt dabei im Grunde: „Welche Grundfrequenz hat die markanten Spitzen als ganzzahlige Vielfache?“ Ist das Signal sauber und harmonisch, ist das zuverlässig. Weniger stabil wird die Schätzung bei:

  • stimmlosen Konsonanten und anderen geräuschartigen Lauten, bei denen keine Periodizität vorhanden ist;

  • sehr tiefen oder sehr hohen Tonhöhen nahe den Grenzen des Analyzer-Bereichs;

  • mehrstimmigem Material mit zwei oder mehr unabhängigen Stimmen.

In diesen Fällen kann die angezeigte Tonhöhenlinie flackern, springen oder verschwinden, aber das Spektrogramm bleibt eine ehrliche Aufzeichnung dessen, was das Signal enthält, auch dort, wo die Tonhöhenschätzung versagt.

In VoceVista

Die geschätzte Tonhöhe wird in der Analyzer-Ansicht eingeblendet und lässt sich dort ein- und ausschalten. Den erwarteten Tonhöhenbereich kannst Du unter Tonumfänge einstellen. Das hilft dem Analyzer, Oktavfehler bei der Verfolgung sehr tiefer oder sehr hoher Stimmen zu vermeiden.