Sind Kombinationstöne real?

Fragen und Diskussionen zur Ausgabe Edition Floeno 1220 und zu dem Phänomen Kombinationstöne
Flötist
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von Flötist » Sa Mai 25, 2019 11:16 am

Ah, interessant! Vielen Dank, Adrian. Muss ich mir besorgen!

neureva
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von neureva » Fr Jun 14, 2019 7:06 am

Hallo,
bei der ganzen Diskussion wurde ein Aspekt noch gar nicht berücksichtigt:
Manfred Spitzer schreibt in seinem Buch Musik im Kopf auf S. 62 unter der Abb. 3.10:
Rezeptorpotential zweier Haarzellen. Die obere reagiert auf einen Sinuston von 300 Hz und überträgt dessen einzelne Schwingungen. Die untere reagiert auf einen Ton der zehnfachen Frequenz (3000 Hz) und überträgt praktisch nur noch dessen Anwesenheit, nicht aber einzelne Schwingungen.
Nur unter einer bestimmten Grenzfrequenz löst jede Schwingung ein neuronales Aktionspotential aus. Die Neuronen, deren Fasern mit den Haarzellen in der Innenohrschnecke verbunden sind, feuern bei jeder einzelnen Schwingung. Ein Wunder der Natur, dass das überhaupt 300 mal in der Sekunde möglich ist: ein so schneller Aufbau eines Aktionspotentials mithilfe von Kaliumionen.

Später auf S. 70 schreibt Spitzer:
Soll jedem Wellenberg eines Tons ein Impuls zugeordnet werden, so müsste ein Neuron, das einen Ton von 10.000 Hz weiterleitet, zehntausendmal in der Sekunde einen Impuls aussenden. Nervenzellen sind jedoch längst nicht so schnell und bringen es auf maximal etwa 300 Impulse pro Sekunde. Um noch schnellere Signale zu übermitteln, bedienen sie sich eines Tricks: Ein einzelnes Neuron kodiert nur jeden zweiten (oder jeden dritten) Wellenberg, so dass mehrere Nervenfasern zusammengenommen die rasche Information doch weiterleiten können.
Könnte dieser Mechanismus der neuronalen Signalübertragung für das Hören mancher Kombinationstöne nicht eine wesentliche Rolle spielen?

Flötist
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von Flötist » Fr Jun 14, 2019 7:43 am

Hallo neureva, willkommen im Forum!
Was du schreibst, ging mir auch schon mal durch den Kopf. Ich hatte eine andere Quelle.
Es geht hier auch um die Haarzellen (Stereozilien) in der Hörschnecke des Innenohrs.
Hans-Peter Zenner schreibt in «Das Ohr in Neuro- und Sinnesphysiologie» Kapitel 11 auf Seite 299:
In inneren Haarzellen führt das Sensorpotential zur Freisetzung des afferenten Transmitters Glutamat. Die Freisetzung des Transmitters geschieht zeitlich hochpräzise zu einer Phase der Auslenkung der Stereozilien und damit zu einer Phase des Rezeptorpotentials. Sie kann (abhängig von der untersuchten Spezies) bis etwa 5000-mal pro Sekunde geschehen.
Und auf Seite 306:
Da jede Haarzelle nach der Ortstheorie für eine bestimmte Tonhöhe zuständig ist, wird die an eine bestimmte innere Haarzelle angeschlossene afferente Nervenfaser bevorzugt bei Beschallung des Ohres bei einer ganz bestimmten Frequenz optimal erregt. Diese Frequenz heißt – wie bei den Haarzellen – charakteristische Frequenz (CF, auch: Bestfrequenz). Weicht die Schallfrequenz von der Bestfrequenz ab, dann muss mit zunehmender Abweichung der Schalldruckpegel erhöht werden, um eine Erregung der afferenten Nervenfaser messen zu können. Da die Geräusche des täglichen Lebens aus mehreren Schallfrequenzen bestehen, werden die jeweils für die CF zuständigen Nervenfasern besonders stark erregt. Bis etwa 5 kHz wird auf diesem Weg die Information über die Tonhöhe über den Hörnerv an das ZNS weitergegeben.
Für höhere Frequenzen sowie partiell auch für Tonhöhen bis 5 kHz werden weitere Kodierungsmechanismen diskutiert. Am ehesten kommt wahrscheinlich das bei der Besprechung des Innenohres bereits erwähnte Periodizitätsprinzip infrage. Dabei wird angenommen, dass der Organismus die Zeitstruktur des Schallreizes, z. B. periodisch wiederkehrende Schalldruckspitzen, ausnutzen kann. Dafür spricht, dass ein Schallreiz eine Mindestdauer haben muss, damit die Tonhöhe codiert werden kann.
Zenner nennt hier allerdings eine deutlich höhere Frequenz als Spitzer. Interessant, das Periodizitätsprinzip: es dürfte für das Hören der Kombinbationstöne von entscheidender Bedeutung sein, vermute ich.

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Maria
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von Maria » Fr Jun 14, 2019 8:15 am

Wow 8-)
5000 mal pro Sekunde wandern Kaliumionen und Glutamatmoleküle und stupsen wiederum andere in der nächsten Nervenzelle an?
:o :o :o
Das ist mir alles viel zu hoch! So richtig vorstellen kann ich mir das überhaupt nicht. Aber es ist ein GROSSES Wunder der Natur!! :D
Steht denn was bei Spitzer oder Zenner über Kombinationstöne?
LG Maria

neureva
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von neureva » Fr Jun 14, 2019 9:04 am

Hi Maria,
du hast recht, ein großes Wunder. Und du kannst sogar ein Frequenz- und Klangfarbengemisch bis ca. 18.000 Schwingungen pro Sekunde hören. Im Bierzelt kannst du dich trotz Geräuschpegel mit jemandem unterhalten, der schräg gegenüber sitzt, auch wenn die Blaskapelle spielt. Das ist erst ein großes Wunder! :)
Es ist schon sehr interessant, wie das funktionieren kann. Schließlich ist die ganze Hörschnecke mit ihren über 30.000 Haarzellen nur 6-7 mm groß im Durchmesser.
Auf deine Frage: bei Spitzer steht nur marginal was auf Seite 109 unter dem Titel Virtuelle Töne. Er bezieht sich da auf den Missing-Fundamental-Effekt und lässt die Kombinationstöne, wie sie in Adrians Heft Trios zu zweit entstehen, außer acht.
Gruss neureva

Flötist
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von Flötist » Fr Jun 14, 2019 6:49 pm

Ich könnte mir vorstellen, dass die Kombinationstöne zwar durch die Schwingungsüberlagerung immer real vorhanden sind, aber durch das neuronale das Periodizitätsprinzip in der Empfindung immer dann verstärkt werden, wenn die Frequenzen, die sich überlagern, in einem exakten ganzzahligen Verhältnis stehen, also 3:2, 4:3, 5:4, 6:5, aber auch 5:3 oder 8:6. Da wirkt vermutlich der Missing-Fundamental-Effekt mit und würde erklären, warum die Kombinationstöne bei exakt stimmenden Intervallen lauter sind als bei unreinen.
Warum aber die Kombinationstöne bei verstimmten Intervallen auf Flöten nur geringfügig leiser, bei gleichen Tönen auf Geigen aber erheblich leiser bis fast unhörbar sind, ist mir noch ein Geheimnis. Wie lässt sich das wohl erklären?

neureva
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von neureva » Fr Jun 21, 2019 6:43 pm

Flötist hat geschrieben:
Fr Mai 24, 2019 12:05 pm
Eine Sache verstehe ich aber noch nicht ganz: wenn zwei Geigen miteinander ein Intervall spielen oder auf einer Geige mit Doppelgriff, so ist der Kombinationston viel lauter, wenn das Intervall absolut rein gestimmt ist. Bei unreinen Quarten werden die Kombinationstöne deutlich leiser und bei Terzen und Sexten fast unhörbar oder sagen wir geräuschartig. Das kenne ich gar nicht von Flöten. Bei zwei Flöten gibt es immer Kombinationstöne. Und wenn das Intervall nicht rein ist, sind die entstehenden Töne falsch.
Flötist hat geschrieben:
Fr Jun 14, 2019 6:49 pm
Warum aber die Kombinationstöne bei verstimmten Intervallen auf Flöten nur geringfügig leiser, bei gleichen Tönen auf Geigen aber erheblich leiser bis fast unhörbar sind, ist mir noch ein Geheimnis. Wie lässt sich das wohl erklären?
Hallo Flötist,
könnte das damit zu tun haben, dass alle Blasinstrumente Longitudinalwellen erzeugen und Saiteninstrumente dagegen Transversalwellen?

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tritona
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Re: Sind Kombinationstöne real?

Beitrag von tritona » Fr Jun 21, 2019 7:04 pm

Eher nicht, neureva, weil der Schall immer als Longitudinalwelle auf das Ohr trifft. Das hat mit der Schallausbreitung im Medium Luft zu tun.

Adrian
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Begriffsverwirrung

Beitrag von Adrian » Fr Nov 08, 2019 5:58 pm

Was versteht man unter «Ton»? Und unter «Klang»?
Fragen wir Musiker und Physiker, bekommen wir völlig unterschiedliche Antworten. Wenn der Musiker einen einzelnen Ton spielt, sagt der Physiker Klang dazu.
Genauso ist das mit den Begriffen Differenzton, Tartiniton oder Kombinationston. Und mit Resttonhöhe, Residuum, Residualton. Unter Musikern und Instrumentenbauern (Orgelbau) hat sich der Begriff Differenzton für den Kombinationston ƒ12 eingebürgert. Die Töne sind so real, dass Musiker damit arbeiten können: Organisten spielen Bass-Melodien mit einem sog. akustischen Orgelregister, das nur aus Kombinationstönen besteht. Oder die Töne dienen zur Kontrolle der Intonationsgenauigkeit beim Stimmen eines Instruments oder im Ensemblespiel. Dabei tritt völlig in den Hintergrund, wie Akustiker den Effekt wissenschaftlich erklären möchten – Hauptsache, Kombinationstöne helfen beim Musizieren.
Diese Kombinationstöne sind immer zu hören, wenn zwei Instrumente gespielt werden, egal ob gestrichen oder geblasen oder beides. Gesungene Töne (Frauenstimmen) lassen auch deutlich Kombinationstöne entstehen. Der Obertonreichtum spielt kaum eine Rolle in der Musikpraxis. Sowohl obertonärmere Flöten als auch obertonreichere Trompeten lassen gleichermaßen im Duett Kombinationstöne entstehen. Sind die gespielten Intervalle rein, passen die Kombinationstöne harmonisch, andernfalls sind sie mehr oder weniger zu hoch oder zu tief. Genau das kann man bei den Trios zu zweit entdecken.

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