Frequenzspektrum von Musik

[Inder-Nett]

Wenn du eine Obertonreihe mit meinetwegen 80,120,160,200...Hz hast, bekommst du von deinem Gehirn den 40Hz Ton gratis dazu, weil es der logische Grundton dazu ist.
Durch diesen Effekt hört man beispielsweise bei Küchenradios o.ä., die rein physikalisch gar nicht dazu in der Lage sind, erstaunlich tiefe Töne.

Das ist der eine Effekt, wenn man von einer rein additiven Frequenz-Mischung ausgeht.

Von Unterwellen habe ich noch nie etwas gehört und kann sie mir auch wirklich nur bei Einschwingvorgängen vorstellen, ansonsten widerspräche das ja der Logik der Obertonreihe.

Die Logik der Obertonreihe geht von reinen linearen Netzwerken aus.
Wenn man aber 2 Orgelpfeifen nebeneinander betreibt, dass passt diese Theorie nicht mehr, weil die Pfeifen anfangen, einander gegenseitig zu modulieren. Die Schwingung der Einen verzerrt die Schwingung der Anderen und umgekehrt.
Der Effekt ist ganz ähnlich einer Amplitudenmodulation, es entstehen quasi zusätzlich zu den beiden Grundtönen und deren Oberwellen noch Summen- und Differenz-Frequenzen aus den Grundtönen und Oberwellen.

[jakobert]

Wenn man aber 2 Orgelpfeifen nebeneinander betreibt, dass passt diese Theorie nicht mehr, weil die Pfeifen anfangen, einander gegenseitig zu modulieren. Die Schwingung der Einen verzerrt die Schwingung der Anderen und umgekehrt.

Dieses Phänomen macht einem bei einer Orgelstimmung auch gerne einen Strich durch die Rechnung, wenn man nicht aufpasst.

Der Effekt ist ganz ähnlich einer Amplitudenmodulation, es entstehen quasi zusätzlich zu den beiden Grundtönen und deren Oberwellen noch Summen- und Differenz-Frequenzen aus den Grundtönen und Oberwellen.

Das passiert aber doch nur bei "nah beieinander liegenden" Frequenzen (bzw. Teiltönen) oder habe ich da etwas nicht verstanden?
Und das nennt man dann Unterwellen?

[Inder-Nett]

Das passiert aber doch nur bei "nah beieinander liegenden" Frequenzen (bzw. Teiltönen) oder habe ich da etwas nicht verstanden?

Das passiert grundsätzlich bei der Mischung von Frequenzen an einer nicht-linearen Anordnung. Es entstehen immer als Mischprodukte die Summen- und die Differenz-Frequenz, zuzügl. Oberwellen.

[jakobert]

Gehe ich jetzt mal von einer Aufstellung der Pfeifen in großen Terzen aus. Dann hieße das wenn ich bspw. den Kammerton a1 mit 440Hz spiele und die danebenliegende Pfeife, also cis2 mit 550 Hz, dann käme dabei zusätzlich die große Sekunde, also h1 mit 495Hz heraus und noch einer mit 990Hz?
Du sagst das so überzeugt, aber das will mir nicht in den Kopf.

[Inder-Nett]

Kleiner Tipp im Grundrechnen: Die Differenz ist das mit dem Minus und
550 - 440 = 110

Und ja, das ist so, wenn die Pfeifen eng genug beieinander stehen, um einander zu modulieren.
Das ist es, was den Klang eine Orgel so lebendig macht.

[jakobert]

Kleiner Tipp im Grundrechnen: Die Differenz ist das mit dem Minus und
550 - 440 = 110

Ich war wohl in Gedanken bei der Schwebung und hab deswegen das Mittel genommen. Das mit dem Minus sollte ich wohl als angehender Ingenieur noch lernen
Den Rest muss ich erstmal sacken lassen und mal in Ruhe darüber nachdenken. Spielt ja wahrscheinlich vor allem bei Registern wie der Mixtur eine große Rolle.

[Inder-Nett]

Die Schwebung ist wieder ein anderer Effekt.
Sie entsteht durch die verzerrungsfreie Mischung zweier eng beieinander liegender Frequenzen.
Das Mischprodukt ist das Gleiche, wie das Ergebnis der Amplitudenmodulation (mit Trägerunterdrückung) der Mittelfrequenz mit der Hälfte der Differenzfrequenz. (hier fehlt jetzt ein Klugscheißer-Smilie )

[Thias]

Sehr schöne und interessante Diskussion

Für die Frage des Threaderstellers kann man also zusammenfassen:
Einer der gängigsten tiesten Töne in der Musik (Bass) ist das tiefe E mit 41,2 Hz. Natürlich gibt es einerseits noch tiefere Töne bei der Orgel oder auch bei anderen Bassinstrumente, andererseits wird auch nicht immer der tiefste Ton gespielt
Festzuhalten ist, dass beim Beispiel des E mit 41,2 Hz im Frequenzspektrum unterhalb noch nicht schlagartig Schluss ist , sondern ein Abfall von etwa 12 dB/Okt. eintritt (durch alle weiter oben beschriebenen Effekte wie Schwebung, Resonanzen, Neben- Anblas-, Anzupfgeräusche, Einschwingvorgänge, "Unterwellen" , Resultate aus Frequenzgemischen, Modulation usw. ).

Mein Fazit wäre:
Bei gängiger Musik wird unter 40 Hz nur noch selten "Druck" benötigt , damit meine ich die Grundtöne.
Es ist aber einer guten Reproduktion sehr förderlich, wenn auch deutlich tiefere Frequenzen halbwegs linear (bis zur menschlichen Hörschwelle) wiedergegeben werden können (im Frequenzspektrum nach oben ist das normal, die Hochtöner hören ja auch nicht bei 12 kHz auf, auch wenn nur der kleinere Teil der Menschen mehr hört... ). Allerdings braucht man nur in seltenen Fällen hohe Leistung dafür.
Das ATM (und damit natürlich auch alle aktiven Lösungen mit Bassentzerrung) ist übrigens dafür eine ideale Lösung. Es wurde schon zigfach bestätigt, dass die Musik dadurch an Natürlichkeit enorm gewinnt.

[Thias]

Das ATM (und damit natürlich auch alle aktiven Lösungen mit Bassentzerrung) ist übrigens dafür eine ideale Lösung. Es wurde schon zigfach bestätigt, dass die Musik dadurch an Natürlichkeit enorm gewinnt.

... wenn ich diesen Gedanken konsequent weiterspinne , hätte ich eine neue Geschäftsidee für Nubert.

Ein intelligentes ATM mit DSP:

Linearer Frequenzgang bis 20 Hz auch für die nuBox 311 Diese tiefen Frequenzen werden aber nur entzerrt, wenn kleine Pegel anliegen. Sobald die Pegel größer werden und der Lautsprecher Schaden nehmen könnte oder zu stark verzerrt, wird die Verstärkung im DSP automatisch für diesen Frequenzbereich vorausschauend verringert... (Mit einer geschlossenen Box wird das aber sicher besser gehen, als mit Bassreflex... ) In diesem Zusammenhang wäre auch die gehörrichtige Lautstärke wieder aufzuerwecken...
Sowas wäre doch viel sinnvoller als der SurroundHallPseudoAufblasQuatsch in vielen AVRŽs
Nur mal so als Idee

[g.vogt]

Hallo Thias,

ähnliches hat Frank Klemm vor Jahren auch mal für die Subwoofer vorgeschlagen, als pegelabhängig gleitende untere Grenzfrequenz. Angesichts der Anschlussproblematik beim ABL/ATM erschiene mir so eine Lösung im Vollbereichslautsprecher nur für Aktivboxen sinnvoll. Ich vermute allerdings, dass das nur in Grenzen einsatzbar wäre, weil man eine schnelle Gegenregelung vielleicht im Signal wahrnehmen könnte. Kurzfristige Überlastungen müsste die Box also mechanisch wegstecken.

Mit internetten Grüßen
Gerald Vogt