Die Obertonreihe ist die Reihe aller harmonischen Teiltöne (auch Obertöne oder Harmonische genannt), die einem Grundton zugeordnet werden. Dabei handelt es sich ganz einfach um die ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz.
In Overtone Analyzer kann ein Notenschieber "aufgezogen" werden, um so die Obertonreihe eines Tones anzuzeigen. Die Töne können auch angeklickt werden, um abgespielt zu werden:
Obertonreihe von a=220Hz
Nehmen wir zum Beispiel den Ton a mit einer Grundfrequenz von 220Hz. Jede Harmonische ist ein ganzzahliges Vielfaches dieser Frequenz. Daraus ergeben sich folgende Frequenzen:
| Harmonische | Frequenz | Oberton | Musiknote | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1. Harmonische: | 1*220Hz = | 220Hz | Grundton | a | ||
| 2. Harmonische: | 2*220Hz = | 440Hz | 1. Oberton | a' | ||
| 3. Harmonische: | 3*220Hz = | 660Hz | 2. Oberton | e'' + 2 cent | ||
| 4. Harmonische: | 4*220Hz = | 880Hz | 3. Oberton | a'' | ||
| usw. | ||||||
Theoretische und tatsächliche Obertonreihe
Die Töne, die beim Anklicken der Obertonschieber gespielt werden, repräsentieren die theoretisch errechnete Frequenz für den jeweiligen Oberton und erklingen alle mit gleicher Lautstärke. Bei Tönen, die von echten Instrumenten erzeugt werden, haben die verschiedenen Obertöne meistens unterschiedliche Lautstärken. Diese Verteilung der Obertöne ist ja gerade das, was die Klangfarbe des jeweiligen Instrumentes ausmacht, und deshalb klingt eine Flöte völlig anders als eine Geige, selbst wenn beide einen Ton mit der gleichen Tonhöhe spielen.
Nichtharmonische Obertöne
Es gibt auch Instrumente, deren Obertöne nicht auf der Obertonreihe liegen, die also keine Harmonischen (=ganzzahlige Vielfache) des Grundtons sind. Das gilt vor allem für Instrumente mit komplexen Klangerzeugern bei denen mehrere Elemente in Schwingung geraten. Zum Beispiel werden beim Klavier beim Druck einer einzigen Taste meistens mehrere Saiten gleichzeitig angeschlagen. Dadurch ergibt sich ein Ton, bei dem die höheren Obertöne immer mehr von der Obertonreihe abweichen. Ausserdem ergeben sich auch komplexe Schwebungen durch die Überlagerung der verschiedenen Saiten:
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Noch komplexer ist der Ton mancher metallischer Klangerzeuger wie Klangschalen und Glocken, die zum Teil völlig unharmonische Obertöne haben. Eine Klangschale besteht aus einer Legierung mehrerer Metalle unterschiedlicher Dichte und erzeugt daher sehr komplexe Klangmuster. Im folgenden Bild ist das Pulsieren, was aus der Überlagerung mehrerer Schwingungen entsteht, sehr gut zu sehen. Ausserdem sind z.B. sehr laute Obertöne zwischen der 5. und 6. und zwischen der 12. und 13. Harmonischen sichtbar:
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