Physikalische und psychoakustische Grundlagen der Musik

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Konzertsaal und hören einem Solisten zu. Bestimmen wir die Systeme, die für die Musik, die Sie hören, nötig sind. Als erstes haben wir natürlich den Solisten und das Instrument, das die Musik „macht“. Als zweites gehört dazu die Luft im Saal, die den Schall in alle Richtungen weiterleitet. Drittens gibt es noch Sie, den Zuhörer; mit anderen Worten, wir haben eine Kette von Systemen: Instrument → Luft → Zuhörer. Was verbindet diese Systeme, während musiziert wird? Eine bestimmte Art und Form von Schwingungen, genannt Schall, die sich von einem Punkt zum anderen in Form von Wellen fortpflanzt und auf die unser Gehör anspricht. (Es gibt viele andere Arten und Formen von Schwingungen, die wir überhaupt nicht wahrnehmen können oder aber höchstens mit anderen Sinnen, wie dem Tast- oder Sehsinn.) Der Physiker benutzt allgemeinere Ausdrücke, um die drei obengenannten Systeme zu beschreiben. Er nennt sie: Quelle → Medium → Empfänger. Diese Systemkette gilt in gleicher Weise für die Untersuchung zahlreicher anderer physikalischer Vorgänge: Licht, Radioaktivität, Elektrizität, Schwer- kraft, kosmische Strahlen, usw. Die Quelle sendet aus, das Medium leitet weiter, und der Empfänger nimmt auf, registriert oder, ganz allgemein gesagt, wird in einer bestimmten Weise angesprochen.

Wir hören einen Schall, wenn unser Trommelfell in eine charakteristische Bewegung versetzt wird, die man Schwingung nennt. Diese wird durch die kleinen Druckschwankungen der Luft im Gehörgang erzeugt, die von der auftreffenden Schallwelle verursacht werden. In diesem Kapitel werden wir zunächst die Grundlagen von periodischen Schwingungsbewegungen im allgemeinen behandeln, um uns dann später darauf zu konzentrieren, wie sich die Schwingungen des Trommelfells auf unsere Hörempfindungen auswirken. Wir wollen jetzt noch nicht darüber nachdenken, wie das Trommelfell überhaupt in Bewegung gesetzt wird. Wir stellen uns deshalb vor, daß wir Kopfhörer aufsetzen und die Töne anhören, die in ihnen erzeugt werden. Im unteren Frequenzbereich folgt dann das Trommelfell nämlich ziemlich genau den Schwingungen der Kopfhörermembran. Die Einführung des Themas so zu gestalten, ist vielleicht etwas unorthodox, erlaubt es aber, uns direkt auf die Untersuchung einiger Schlüsselbegriffe zu stürzen, die mit Schallschwingung und Schallwahrnehmung zusammenhängen, ohne erst viel Zeit mit Schallwellen und Schallerzeugung zu verlieren. Vom praktischen Standpunkt aus hat dies jedoch einen Nachteil: Die Experimente, die wir in diesem Kapitel vorstellen und besprechen werden, bedürfen notwendigerweise einer elektronischen Tonerzeugung statt natürlicher Erzeugung durch echte Musikinstrumente. Immer wenn es möglich ist, ein Experiment auch mit echten Instrumenten auszuführen, werden wir gesondert darauf hinweisen.

Im Laufe der Kapitel 2,3 und 4 arbeiteten wir uns die Stufen der neuronalen Verarbeitung von akustischen Signalen allmählich hinauf, von den Wahrnehmungsmechanismen der primären Tonhöhe über Lautstärke, subjektive Tonhöhe und Klangfarbe bis zur Erkennung eines Musikinstruments. Auf der physikalischen Seite analysierten wir, wie die Klangeigenschaften, die zu diesen Empfindungen führen, in Musikinstrumenten erzeugt werden. Diese psychologischen Merkmale stellen notwendige, jedoch nicht hinreichende Bestandteile der Musik dar. Musik besteht aus Aufeinanderfolgen und Überlagerungen, die bestimmte Bedeutungen vermitteln, die im Gehirn analysiert, gespeichert und untereinander verglichen werden können. Eine objektive Erforschung der Neuropsychologie dieser kognitiven Prozesse höherer Ordnung ist äußerst schwierig.