imported>Pemu: Die rigide vorherige Formulierung ist strenggenommen nur wahr, wenn das Ergebnis einer additiven Synthese betrachtet wird.

2025-08-02T08:02:59Z

Die rigide vorherige Formulierung ist strenggenommen nur wahr, wenn das Ergebnis einer additiven Synthese betrachtet wird.

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'''Residualton''' oder '''Residuum''' (von {{laS|residuum|de=Rest}}) ist ein von [[Jan Frederik Schouten]] eingeführter Begriff für ein [[Psychoakustik|psychoakustisches]] Phänomen, welches sich auf musikalische „Töne“ bezieht. Musikalische Töne sind, abgesehen von reinen Sinustönen elektronischer Instrumente, bereits Klänge. Dies sind streng periodische akustische Vorgänge beliebiger Form; sie können, physikalisch gesehen, aus der Überlagerung eines Grundtons (Sinustons) mit einigen Obertönen dargestellt werden. Obertöne sind Sinustöne mit höheren (vielfachen) Frequenzen als die des Grundtons.<ref>[[Dieter Meschede]], [[Gerthsen Physik]], 23. Auflage, Springer 2005, Seite 191</ref> Bei Klängen, in denen der Grundton nur sehr schwach oder gar nicht vorhanden ist, ergibt sich trotzdem die Wahrnehmung einer Tonhöhe, die diesem fehlenden Grundton entspricht. Auch von der Klangfarbe her wird das Fehlen des Grundtons oft weniger deutlich empfunden, als zu erwarten wäre. Diesen „hinzugefügten“ Grundton bezeichnet man als Residualton.

== Erklärung ==
[[Datei:Schlagton-2.png |mini| Berechneter Druckverlauf zweier Schallwellen verschiedener Frequenzen an einem Ort mit gleicher Phase des Maximums bei ''t'' = 0. Dazu die Überlagerung. Der Schalldruck ''p''  = 2 Pa entspricht dem in einer Diskothek ]]
Erklären lässt sich das Phänomen der Residualtöne über eine physikalische Betrachtung, ergänzt durch zwei wesentliche physiologische Effekte:
* Die Überlagerung von Sinustönen geeigneter Frequenzen kann zu periodischen Amplituden des Schallwechseldrucks führen, deren Frequenz unterhalb derjenigen der Ausgangstöne liegen. Beispielsweise ergibt die Überlagerung der Sinustöne von 200 Hz und 300 Hz periodische Schalldruckmaxima mit der Frequenz des Residualtons von 100 Hz, siehe Bild.
* Das [[Auditive Wahrnehmung|Gehör]] wertet stets nicht nur das [[Frequenzspektrum]], sondern auch die [[Periode (Physik)|Periode]] des akustischen Signals aus, wenn die [[Grundfrequenz]] nicht zu hoch ist. Bei einem [[harmonische]]n [[Oberton]]<nowiki />spektrum bleibt die Periode des Zeitsignals erhalten, selbst wenn der Grundton entfernt wird. Aus der Auswertung der Periode ließe sich somit der Grundton rekonstruieren.
* Nach einer vielfach vertretenen Theorie der letzten Jahrzehnte leistet der zentrale Kern des [[Colliculi inferiores|Colliculus inferior]] im auditorischen [[Mittelhirn]] der [[Säugetier]]e die Ermittlung der Tonhöhe des Grundtons von komplexen Tönen, wie Lautäußerungen von Tieren, [[Vokal]]en, und Tönen von Musikinstrumenten. Hierbei wird angenommen, dass die unteren harmonischen [[Oberton|Teiltöne]] der komplexen Töne in den Frequenzband-Schichten ([[Großhirnrinde#Laminierung|Laminae]]) des o. g. Kerngebiets isoliert und die übereinstimmende [[Periodizität]] der Signale mehrerer Laminae durch neuronale Periodizitäts-Detektoren herausgefiltert werden.<ref>{{Literatur |Autor=Xiaoqin Wang, Daniel Bendor |Titel=Pitch |Hrsg=Adrian Rees, Alan Palmer |Sammelwerk=The Oxford Handbook of Auditory Science. The Auditory Brain |Verlag=Oxford University Press |Ort= |Datum=2010 |Seiten=149–172 |ISBN=0-19-923328-4 |Fundstelle=hier S. 157–159 |Sprache=en }}</ref>

== Anwendung ==

=== Orgelbau ===
Das Phänomen der Residualtöne wird seit langem im Orgelbau bei sog. [[Register (Orgel)#Akustische Register|akustischen Registern]] eingesetzt: Bei gleichzeitigem Einsatz des 8-Fuß und des 51/3-Fuß, der eine [[Quinte]] darüber liegt, hört man den 16-Fuß, also eine [[Oktave]] unter dem 8-Fuß. So lässt sich ein fehlender Grundton simulieren, indem zwei Tonerzeuger auf der Oktave und der reinen [[Duodezime]] zu dem real nicht vorhandenen Grundton gleichzeitig erklingen. Bei der Orgel wird so z. B. ein 32'-Register gespart, indem ein (vorzugsweise offenes) 16'-Labialregister mit einem (vorzugsweise gedeckten) 102/3'-Labialregister kombiniert wird.

=== Sonstige Instrumente ===
Bei [[Sackpfeife (Musikinstrument)|Sackpfeifen]] und [[Drehleier]]n sind die [[Bordun]]e oft im Quintabstand gestimmt, wodurch der daraus gebildete Residualton für zusätzliche Klangfülle sorgt.

Bei [[Glocke]]n ist der [[Schlagton|Nominal/Schlagton]] physikalisch nicht messbar, wird aber trotzdem wahrgenommen, da er sich aus den Teiltönen Oktave, Duodezime und ggf. Doppeloktave bildet.

Bei [[Streichinstrument]]en sind die Grundtöne der tiefen Töne oft sehr schwach ausgeprägt, werden von Zuhörern aber dennoch deutlich wahrgenommen.<ref>{{Internetquelle| url=http://www.moz.ac.at/sem/lehre/lib/ks/lib/additive/akustik02a.htm.html| titel=Linienspektren einer Flöte, einer Klarinette, einer Oboe, einer Trompete und der G-Saite einer Violine| abruf=2019-08-29| hrsg=Studio für Elektronische Musik, Universität Mozarteum Salzburg| archiv-url=http://web.archive.org/web/20221001175946/https://www.moz.ac.at/sem/lehre/lib/ks/lib/additive/akustik02a.htm.html| archiv-datum=2022-10-01}}</ref>

== Einfluss tiefer Töne auf den Höreindruck ==
Aus der Möglichkeit des Gehörs, den Grundton einer streng periodischen Schwingung abzuleiten, selbst wenn dieser nur schwach oder überhaupt nicht übertragen wird, folgern manche, dass eine Übertragung tiefer Töne unnötig sei. Dieses ist jedoch eine zu begrenzte Sichtweise.

So ist z. B. beim [[Telefon]] die untere [[Frequenzgrenze]] bei 300 Hz, der Grundtonbereich erwachsener Sprecher also ausgeblendet. Die [[Stimmlage|Tonlage]] der [[Menschliche Stimme|Stimme]] wird jedoch vom Gehör erkannt. Allerdings geht das Merkmal der Klangfarbe dabei verloren, der [[Klang]] einer Telefonstimme unterscheidet sich erheblich vom Original.

Ein streng periodisches Signal ist ein mathematischer Grenzfall, der i. a. in der Natur nicht anzutreffen ist und nur mit elektronischen Mitteln hinreichend genau dargestellt werden kann. Daher gibt es bei Schallereignissen i. d. R. auch [[Aperiodizität|nichtperiodische]] oder [[geräusch]]<nowiki />hafte Anteile, bei denen von einem Grundton schon theoretisch gar nicht die Rede sein kann. Am Telefon ist daher die Erkennung von Umweltgeräuschen sehr schwierig.

Fehlen bei Übertragung die tiefen Töne, so sind z. B. bestimmte Instrumente im [[Orchester]] oder bestimmte Orgelregister gar nicht mehr hörbar, was den Charakter von Musik erheblich verändert. Dieses wird deutlich, wenn von einer linearen Wiedergabe bis hinab zu 20 Hz direkt auf eine [[Hochpass]]-gefilterte Wiedergabe umgeschaltet wird.

Große Räume haben [[Moden]], die in diesen tiefen Bereichen liegen und die leise, von Umweltgeräuschen angeregt, stets mitklingen. Dieses macht einen großen Teil des [[Raumwahrnehmung#Akustische Raumwahrnehmung|Raumempfindens]] aus, das man z. B. beim Betreten einer [[Kathedrale]] hat. Das Fehlen tieffrequenter Information verfälscht also auch das Raumempfinden.

Tiefe Frequenzanteile sind oft charakterbestimmend für bestimmte Musikstile ([[Drum and Bass]]) oder akustische Ereignisse (z. B. entfernte Explosionen, Donner, Bodenerschütterungen), daher ist das für schlechte [[Tontechnik|tontechnische]] Wiedergaben typische Fehlen der Tiefen hierbei besonders nachteilig. Die genannten Beispiele enthalten keine Oberwellen, die der Synthese eines Residualtones dienen könnten.

== Siehe auch ==
* [[Kombinationston|Kombinationstöne]]
* [[Akustische Täuschung]]
* [[Fourieranalyse]]
* [[Oberton|Obertöne]]
* [[Liste von Audio-Fachbegriffen]]
* [[Giuseppe Tartini]]

== Literatur ==
* Thomas Görne: ''Tontechnik.'' Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München u. a. 2006, ISBN 3-446-40198-9.
* {{Literatur |Autor=Angela Lohri |Titel=Kombinationstöne und Tartinis »terzo suono« |Verlag=Schott Campus |Datum=2016 |ISBN=978-3-95983-080-5 |URN=nbn:de:101:1-201610148535 |Kommentar=mit kostenlosem PDF-Download }}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Hören]]
[[Kategorie:Psychoakustik]]
[[Kategorie:Musikpsychologie]]

Residualton - Versionsgeschichte

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