In vielen Büchern, Vorlesungen etc. ist folgendes zu registrieren: Zunächst hat der stimmhafte Ton konstanter Tonhöhe eine Frequenz, die als Kehrwert der Periodendauer definiert wird. Dies wird üblicherweise auch als die Definition von Frequenz schlechthin dargestellt. Dann (4 Seiten weiter oder in der übernächsten Vorlesung) hat ein solcher Ton ein ganzes Spektrum von Frequenzen. Üblicherweise wird bezüglich des Spektrums von einer Analyse (Frequenzanalyse) geschrieben oder gesprochen. So richtig erklärt wird sie in den Stimm- und Sprechwissenschaften im allgemeinen nicht. Die Folge: eine klare Vorstellung, was ein Frequenzspektrum wirklich ist, findet man in diesem Bereich kaum. Dabei spielt das Frequenzspektrum die zentrale Rolle bei der Beschreibung und Modellierung des Stimmklanges und seiner Wahrnehmung. Seitdem seine Berechnung auf Computern in Sekundenbruchteilen möglich ist, wächst die Zahl der unverstandenen Spektren auf dieser Welt täglich um Tausende.

7.2 Zum Sachverhalt

7.2.1 Die weitverbreitete, unpassende Einführung des Begriffes "Frequenz"

Betrachten Sie zunächst ein Gebiet, das Ihnen vertraut ist: Längen und Postionen.

Der grüne Stab in der Abbildung hat eine bestimmte Länge, etwa 4 cm. Sicher kennen Sie die Möglichkeit, die Ausdehnung eines Körpers durch Koordinaten zu beschreiben. Dabei werden alle Positionen im Raum angegeben, die dieser belegt. Bei unserem Stab könnte das so aussehen: Wir legen eine Koordinatenrichtung "x" fest sowie ihren Nullpunkt und sagen dann, alle Orte des Stabes liegen im Bereich x=0 bis x=L. L ist dabei die Länge, also 4 cm. Die zughörige Kurve (Positionsbelegung des Stabes über der x-Koordinate) ist im Diagramm unten eingezeichnet.

Stellen Sie sich vor, jemand müsste dies einem grünen Männchen erklären und sagt folgendes:

"Also, Gegenstände beschreibt man auf unserem Planeten durch ihre Länge. Der Stab hat eine Länge von hier bis dort (er zeigt nacheinander auf die Enden des Stabes) von 4 cm. ... (Er erzählt über die Verwendung von Stäben und kommt dann wieder auf ihre Beschreibung zurück) . .. Hier habe ich Ihnen einmal die Längen unseres Stabes in einem Diagramm aufgetragen. (Er zeigt das angegebene Diagramm.) ..."

Haben Sie nicht auch den Eindruck, daß es sich im Diagramm nicht um "Längen" handelt, sondern um Positionen, mit denen die Ausdehnung des Stabes beschrieben werden kann? Anders gesagt, die Positionen geben an, wo sich Material des Stabes längs einer Achse (Koordinate) befindet.

Die oben und im nächsten Absatz beschriebene Verwendung des Begriffes "Frequenz" , wie sie sich in vielen Büchern findet, ist in ihrer logischen Struktur ein 1:1-Abbild des obigen Durcheinanders.

7.2.2 Beispiel: periodischer Schallverlauf (Ton)
Nehmen wir einen Ton mit periodischem Schallschwingungsverlauf: Das zeitliche Schwingungsmuster wiederholt sich nach der Periodendauer (z.B. 1/100 Sekunde) immer wieder. Nun kommt die Definition von "Frequenz": Den Kehrwert dieser Periodendauer nennen wir die Frequenz des Tones (z.B. 100 Hertz).
Anmerkung: Diese Größe ist analog zur Länge des Stabes in unserem obigen Beispiel mit dem grünen Männchen.

Man könnte "Frequenz" zwar so definieren - man sollte es aber keinesfalls, wenn man später über Spektren spricht und dabei den Begriff "Frequenz" im Sinne von "Positionen des Stabes" verwenden möchte.

Wir benötigen verschiedene Bezeichnungen für diese verschiedenen Begriffe. Welcher der Begriffe sollte anders benannt werden? Nun, der Begriff "Frequenz" wird in der wissenschaftlichen Praxis eindeutig im Sinne von "Koordinaten" (oben "Positionen" genannt) benutzt. Die einzelnen Frequenzen lassen sich als sinusförmige Teilschwingungen auffassen, die in der Summe den betrachteten Schwingungsverlauf ergeben. Analog dazu beschreiben die belegten Koordinaten Punkte, an denen sich Masse des Stabes befindet. Diese Massenbeiträge bilden in ihrer Summe den Stab. Für den Kehrwert der Periodendauer eines Signales gibt es einen präzise passenden Begriff, nämlich "Grundfrequenz". Eine anschaulichere Bezeichnung dafür ist: "Wiederholungsrate", auch "Wiederholungsfrequenz" könnte noch durchgehen. Die verbreitete Ansicht, daß die "Grundfrequenz" mehr als das sei, weil sie immer als akustische Komponente in einem periodischen Schall vertreten sei und als Klanganteil dessen gehörte Tonhöhe bestimme, ist falsch. Mehr dazu findet sich weiter unten.

Somit hat ein periodischer Ton eine Grundfrequenz. Ihr wird sinnvollerweise kein Schallpegel zugeordnet! Wie sollte eine Wiederholungsrate auch einen Schallpegel besitzen. Zudem hat der Ton eine ganze Reihe von Frequenzen, deren Stärke (zugehörige Schwingungsamplitude oder Energie) sich in einem Spektrum darstellen läßt. Dabei wird der Schallpegel über der Frequenz aufgetragen.

Unsere Analogie: Ein Stab hat eine Länge, belegt aber eine ganze Reihe von Orten (Positionen, Koordinaten). An den verschiedenen Orten könnte er auch eine verschiedene Dichte (=Masse pro Volumen) haben, die sich dann anlog einem Spektrum als Diagramm darstellen ließe. Über der Position (x-Koordinate) wird die Dichte aufgetragen. Der Länge des Stabes wird sinnvollerweise keine Dichte zugeordnet.
Denn: Länge bzw. Grundfrequenz sind abstrakte Kenngrößen.

Der Schallverlauf kann nur Frequenzen enthalten, die die Periodenstruktur einhalten. Dies sind die ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz. Also beispielsweise 100 Hz , 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz etc. bei einer Grundfrequenez von 100 Hz. <Link: warum das so ist>.
Diese Frequenzen sind im Diagram links dargestellt als Reihe von Strichen, die jeweils denselben Frequenzabstand haben. Die Größe dieses Abstandes entspricht der Grundfrequenz.

Nun müssen aber nicht alle diese Frequenzen enthalten sein. Ein Beispiel tatsächlich mit Schallenergie versehener Frequenzen ist rechts daneben angegeben. In diesem Beispiel ist die Grundfrequenz nicht als tatsächlich im Schall vertretene Frequenz enthalten. Ihr Wert entspricht der Frequenz des tiefsten möglichen Teiltones, nicht unbedingt des tiefsten faktischen Teiltones.

Die Grundfrequenz ist für das Spektrum also eine Kenngröße, die den möglichen Aufbau der Teitonstruktur angibt. Sie sollte nicht als physikalisch vorhandene Schwingung definiert werden.

Eine sinnvolle Nomenklatur ist:

Anmerkung zu den gehörten Tonhöhen: auch wenn Teilton 1 in einem Ton der Stimme nicht vorhanden ist (wie üblicherweise bei Männerstimmen, die man perTelefon hört) , hört man i.a. trotzdem die Tonhöhe die diesem Teilton entsprechen würde. Unser Wahrnehmungssystem kann sozusagen aus der Gesamtheit der gehörten Teiltöne die Grundfrequenz erkennen und die entsprechende Tonhöhe als Wahrnehmung generieren.

7.2.4 Das Spektrum als Darstellung
Die real existierende Welt (Schallwelle) ist uns nicht in ihrer Vollständigkeit vorstellbar. Eine philosophische Formulierung ist: sie ist das, was sie ist. Unsere Wahrnehmung davon ist im Grunde genommen etwas anderes. Andere Wesen und andere Menschen können durchaus andere Wahrnehmungen derselben Umgebung haben. Bei komplexen Dingen - wie der Stimme- ist es immer gut, sich darüber klar zu sein, daß die eigene Wahrnehmung nur einen Aspekt der Realität liefern kann. Darüber läßt sich viel philosopieren, eines aber ist ziemlich unbestreitbar: In unseren Sinnesorganen erfolgt eine Darstellung unserer Umgebung. Basierend auf dieser Darstellung und unseren Vorerfahrungen bilden wir eine Wahrnehmung. Wer die Klänge der Stimme und ihre Wahrnehmung besser verstehen will, wird von einer ausführlichen Beschäftigung mit dem Thema "Darstellung" profitieren. Ein Schallsprektrum ist eine solche Darstellung. Sie ist vor allem deshalb so bedeutsam, weil sie der Darstellung von Schall im Innenohr weitgehend entspricht. Die historisch überlieferte Bezeichung des Spektrums als "Analyse" (Fourieranalyse) ist für die Beschäftigung mit der Stimme weniger hilfreich. Sie zeugt i.a. davon, daß man die Zeitdarstellung des Schalls mit der Realität gleichsetzt, die Frequenzdarstellung dagegen als sekundäre mathematische Behandlung derselben ansieht. Mit einem derart beschränkten Weltbild läßt sich nicht nur der Stimme schlecht beikommen.

Das hier angeschnittene Thema ist weit über das Themengebiet "Stimme" hinaus von Interesse. Eine ausführliche und allgemeinverständliche Darlegung finden Sie unter > Darstellung.