Definition
Die Tonhöhe (Pitch) ist die Wahrnehmung davon, wie hoch oder tief ein Klang ist. Sie entspricht in guter Näherung der Grundfrequenz einer periodischen Schwingung, gemessen in Hertz (Hz) = Zyklen pro Sekunde. Das menschliche Ohr deckt etwa 20 Hz – 20 kHz ab (die obere Grenze sinkt mit dem Alter); der Sinn für die musikalische Tonhöhe ist ungefähr zwischen 30 Hz und 4–5 kHz deutlich.
Oktaven und Verhältnisse
- Eine Verdopplung der Frequenz = eine Oktave höher (Verhältnis 2:1). A2 = 110 Hz, A3 = 220, A4 = 440, A5 = 880.
- Die Wahrnehmung ist logarithmisch: Von 100 auf 200 Hz ist es eine Oktave, von 1000 auf 1100 Hz weniger als zwei Halbtöne.
- In der gleichstufigen Stimmung ist ein Halbton das Verhältnis 2^(1/12) ≈ 1,05946.
Frequenz einer MIDI-Note n: f = 440 · 2^((n − 69)/12). Umkehrung: n = 69 + 12 · log2(f / 440).
Der Stimmton
Das A4 mit 440 Hz ist der internationale Standard (Londoner Konferenz von 1939, später Norm ISO 16 von 1975). Viele europäische Orchester stimmen auf 442–443 Hz für einen helleren Klang; die Barockmusik auf historischen Instrumenten verwendet oft 415 Hz (etwa einen Halbton tiefer) und ein Teil des klassischen Repertoires 430 Hz. Der französische „Diapason normal“ von 1859 legte 435 Hz fest. Die Behauptungen über angebliche Vorteile von 432 Hz haben keine wissenschaftliche Grundlage.
Referenztabelle (12-TET, A4 = 440 Hz)
| Ton | Hz | Ton | Hz |
|---|---|---|---|
| E1 (tiefe Saite des Basses) | 41,20 | C4 (eingestrichenes C) | 261,63 |
| A1 | 55,00 | E4 | 329,63 |
| C2 | 65,41 | A4 | 440,00 |
| E2 (tiefe Saite der Gitarre) | 82,41 | C5 | 523,25 |
| A2 | 110,00 | A5 | 880,00 |
| C3 | 130,81 | C6 | 1046,50 |
| G3 | 196,00 | C8 (letzte Klaviertaste) | 4186,01 |
Tonhöhe, Klangfarbe und Obertöne
Ein realer musikalischer Klang enthält den Grundton und viele Obertöne (ganzzahlige Vielfache: 2f, 3f, 4f …), die die Klangfarbe bestimmen. Das Gehirn rekonstruiert die Tonhöhe auch dann, wenn der Grundton fehlt (fehlender Grundton): Deshalb „hört“ man eine 808 mit 45 Hz auch auf einem Smartphone, wenn sie gesättigt ist und Obertöne bei 90, 135, 180 Hz hat. Siehe „Die Obertonreihe und die Klangfarbe“.
Die übrigen Klanggrößen
- Amplitude → wahrgenommene Intensität (dB SPL in der Luft, dBFS im Digitalen).
- Hüllkurve (Attack, Decay, Sustain, Release) → Charakter der Artikulation.
- Spektrum → Klangfarbe.
- Dauer → Rhythmus.
Die Wellenlänge in Luft ist λ = 343 / f Meter: 50 Hz ≈ 6,9 m, 1 kHz ≈ 34 cm. Das erklärt, warum Bässe in einem kleinen Raum schwer zu kontrollieren sind (Raummoden).
Praktische Anwendung für Produzenten
- Kick und 808 stimmen: Finde den Grundton mit einem Analyzer (Fruity Parametric EQ 2, Voxengo SPAN) und transponiere ihn auf die Tonika oder die Quinte des Songs. Eine Kick auf F mit 43,65 Hz ist ideal für einen Song in f-Moll.
- Musikalischer EQ: Ein Bass in A hat Grundtöne bei 55 oder 110 Hz: Ein Hochpass bei 100 Hz auf dieser Spur nimmt die Hälfte der Linie weg.
- Pitch und Geschwindigkeit: Ein Sample um 50 % zu verlangsamen, senkt es um eine Oktave; um +1 Halbton zu transponieren, bedeutet, die Geschwindigkeit mit 1,0595 zu multiplizieren.
Beispiel in einem Song
In Dubstep-Drops und vielen Filmmusiken von Hans Zimmer fällt der Bass unter 40 Hz: Die Wahrnehmung hängt zu einem großen Teil von den durch die Verzerrung erzeugten Obertönen ab. In „Bad Guy“ (Billie Eilish) lebt die Synth-Basslinie vor allem unter 100 Hz und bleibt dank der Sättigung auch auf kleinen Lautsprechern hörbar.
Übung
- Lade in FL Studio eine Sinuswelle (3x Osc) und spiele wissenschaftlich A3, A4, A5 (A4, A5, A6 in der Piano Roll von FL): Überprüfe 220, 440, 880 Hz mit Wave Candy.
- Berechne die Frequenz der Tonika deines letzten Songs in den Oktaven 1, 2 und 3 und notiere, wo sie im Verhältnis zum Hochpass deiner Pads liegt.
- Senke einen Schlagzeug-Loop um 12 Halbtöne ohne Time-Stretch und prüfe, dass er doppelt so lang dauert.
Verknüpfungen
Notennamen und Oktavzählung; Gleichstufige Stimmung und Cent; Die Obertonreihe und die Klangfarbe; EQ nach Frequenzbereichen.