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Einführung in die
Instrumentenkunde
(a.k.a. Organologie)
Klaus FrielerÜbung 56.809, SoSe 2008
Musikwissenschaftliches Institut
Universität Hamburg
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Organisation
• Achtung: Neuer Termin der Übung: Dienstags 16-18h.
• Scheinkriterien: – (Gruppen-)Kurzreferat 20-25min– 50% der Punkte aus der Klausur
• Klausur basiert auf: Dickreiter, M.: Musikinstrumente, Kassel :
Bärenreiter• Exkursion in das Klingende Museum geplant• Website zur Übung über
http://www.mu-on.org erreichbar
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Vorläufiger Terminplan
7.4. Einführung I 2.6.
Blechblasinstrumente (Rodehorst et al.)
15.4.
Einführung II 10.6
Elektronische Instrumente (Schwartz et al.)
22.4.
Einführung III 16.6.
Afrikanische Instrumente (Dembowski)
28.4.
Zufpinstrumente (Kapidzic et al.)
23.6.
Asiatische Instrumente(v. Zitzewitz et al.)
5.5. Streichinstrument (Stumpner)
? Exkursion
20.5.
Holzblasinstrumente (Johnert et al.)
8.7.
Klausur und Nachlese
26.5.
Tasteninstrumente(Choi et al.)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Wettbewerb
• Erstmalig wird der Wettbewerb „Das kurioseste Instrument“ ausgeschrieben
• Es winken kuriose Sachpreise (t.b.a.)• Einsendeschluss ist der 23.6.,
unbedingt mit Klangbeispiel, Hintergrundinformationen willkommen.
• Das Auditorium stimmt über den Gewinner ab.
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Einleitung
• Studium der Musikinstrumente in Hinsicht auf Design, Klang, Geschichte, soziale Funktion und musikalische Anwendung.
• Definitionsversuch von Musikinstrument: Ein ‚Etwas‘ oder ein Teil eines Etwas,
das zur absichtsvollen Klangerzeugung benutzt wird. Ist es speziell dafür hergestellt worden, spricht man von einem eigentlichen Musikiustrument.
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Einleitung
• Ergänzende Definition Musikautomat:
Bedarf ein Musikinstrument nicht der andauernden Einwirkung eines Menschen, so heißt es Musikautomat.
• Beispiel: Spieluhr, Plattenspieler. • Aber: Drehorgel?
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Aufgaben und Fragestellungen
• Systematik und Klassifikation von Musikinstrumenten
• Analyse von Klangerzeugung, Klangfarbe, Klangwahrnehmung
• Geschichte, Soziologie und Ergologie der Musikinstrumente
• Instrumente und Musikpraxis:– Stimmungen und Tonsysteme– Einfluss von Instrumenten und
Spieltechniken auf die Musikproduktion
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Klassifikation
• Wieviel Musikinstrumente gibt es und gab es?
• Die Wikipedialiste der Musikinstrumente allein zählt bereits 1285 Einträge!
• Klassifikation der Musikinstrumente unbedingt notwendig!
• Beispiel: Das Hornbostel-Sachs-System (1914)
• Wird uns später noch ausführlicher beschäftigen!
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Musikinstrumentakustik
• Systematiken und Prinzipien der Klangerzeugung
• (Fein)analyse und Simulation der physikalischen Prozesse
• Physikalischen und psychologische Beschreibungen und Analyse von Klangfarbe
• Zusammenklang verschiedener Instrumente (Instrumentationslehre)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Geschichte und Kultur
• Geschichte und Entwicklung von Instrumenten(familien): Bau, Spielweisen, musikl. Gebrauch, Migration
• Soziale Aspekte von Instrumenten• Ethnologie und Ergologie der
Musikinstrumente• Semiotik von Musikinstrumenten
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Instrumente und Musikpraxis
• Stimmungen von Musikinstrumenten beeinflussen die Entwicklung von Tonsystemen.
• Die Erfindung oder Verbreitung von neuen Instrumenten und Spielweisen beeinflusst die Entwicklung musikal. Genres und Stile.
• Musikschaffenden erfinden eigene Instrumente
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Crashkurs Akustik
• Es folgt ein Crashkurs Akustik:– Schwingungen– Periodischen Schwingungen– Frequenzanalyse– Resonanz– Wellen– Schall
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Schwingungen
• Schwingungen sind beschränkte Schwankungen einer (physikalischen) Größe in einem endlichen Bereich.
• Schwankungen = (zeitliche) Abweichungen aus einer Ruhelage.
• Die maximale Auslenkung (Elongation) heißt Amplitude.
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Schwingungen
• Typen von Schwingungen:– Periodische und quasiperiodische
Schwingungen („Töne“)– Aperiodischen, d. h. chaotische und
zufällige Schwingungen (Rauschen)
• Für die Musik wichtigster Fall: Gedämpfte, quasiperiodische Schwingungen.
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Periodische Schwingungen
• Nach einer Periode T wiederholt sich der Vorgang: f(t+T) = f(t)
• Kenngrößen: Periodendauer (T) und Frequenz (Kehrwert der Periode = 1/T, Einheit Hz = 1/s)
• Prototypen für periodische Schwingungen: sin(t) und cos(t) mit Periode 2
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Periodische Schwingungen
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Frequenzanalyse
• Fourieranalyse: Jede periodische Schwingung lässt sich als Überlagerung von Sinus und Cosinus-Funktionen darstellen. (Diskretes Spektrum.)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Frequenzanalyse
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Frequenzanalyse
• Fouriertheorem: Zerlegung in periodische Anteile auch für nicht-periodische Klänge (Kontinuierliches Spektrum)
• Spektrogramm: Zeitliche Folge von Spektra
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Resonanz
• Werden zwei schwingfähige Systeme gekoppelt, kommt es zu Resonanzphänomenen.
• Jedes schwingfähige System hat eine oder mehrere Eigenfrequenzen (Resonanzfrequenzen).
• Resonanzkurve: Energieaufnahme des System in Abhängigkeit von der angeregenden Frequenz.
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Resonanz
Gastophon: Die Resonanzkatastrophe
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Resonanzenprofil & Formanten
• Komplexe geometrische Objekte haben komplexe Resonanzkurven
• Resonanzkörper wirken wie Filter und Verstärker.
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Resonanzenprofil & Formanten
• Feste Frequenzbänder erhöhter Resonanz heißen Formanten
• Formanten sind wichtig zur Erkennung von Vokalen in der Sprache und zur Erkennung von Musikinstrumenten
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Formanten: Austral.-Engl. Vokale
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Wellen
• Schwingungen in Raum und Zeit heißen Wellen: f(x, y, z; t)
• Wellenlänge: Periode der räumlichen Welle f(x+, t) = f(x, t)
• Es gilt c = – c = Ausbreitungsgeschwindigkeit (m/s)– Wellenlänge (m)– Frequenz (Hz = 1/s)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Wellen
• Die für die IK wichtigsten physikalischen Schwingungs- und Wellenformen:– Druckwellen (Schall)– Mechanische Wellen (Biege-, Dehn-,
Schubwelle etc.)– Elektromagnetische Wellen
(Elektrische und magnetische Feldstärken, Licht)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Wellencharakteristiken
• Geometrie:– Longitudinal: In Ausbreitungsrichtung
(Schall, mediengebundene Wellen)– Transversal: Senkrecht zur
Ausbreitungsrichtung (z. B. mechanische Wellen, nicht mediengebunden Wellen)
• Dynamik– Fortschreitende Wellen– Stehende Wellen
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Wellen
• Transversal Longitudinal
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Laufende Wellen
• Laufende Wellen– Erregung (Störung) breitet sich
im Raum aus – Energietransport in
Ausbreitungsrichtung
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Stehende Wellen
• Überlagerung laufender Wellen entgegengesetzter Richtung aber gleicher Amplitude und Frequenz, z.B. durch Reflexion
• Keine Energietransport• Wellenbäuche/berge (max. Auslenkung)
und Wellenknoten/täler (keine Auslenkung) an festen Positionen
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Stehende vs Laufende Wellen
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Stehende Wellen in Röhren
Offen-offen Offen-Geschlossen
L = nn/2 L = (2n+1)n/4
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Schall
• Schall besteht aus räumliche und zeitliche Druckschwankungen p(x,y,z, t) in einem Medium (Festkörper, Flüssigkeit, Gas, Plasma…)
• Druck ist ein Skalar: Kraft pro Fläche – Einheit des Drucks: Pascal (Pa = N/m2), – Normaler Luftdruck: 1013,25 hPa =
101.325 Pa
• Schall besteht aus Longitudinalwellen
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Wellengrößen des Schalls
• Schallgeschwindigkeit c = 343 m/s (1234,8 km/h) bei 20 °C (zum Vgl.: Helium: 981 m/s, Wasser: 1484 m/s)
• Schalldruckpegel wird in dezibel (dB) gemessen: Der Logarithmus der Leistung im Verhältnis zur
Hörschwelle 20 Pa bei 1000 Hz. (Effektive Leistung proportional zum Quadrat des Drucks)
• Auch andere Bezugsgrößen in Gebrauch: Z. B. maximale Lautstärke (Technik).
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Weitere Begriffe
• Interferenz von Wellen • Schwebung, Rauigkeit• Einschwing- und
Ausschwingvorgänge, stationäre Schwingung
• Hüllkurve• Attack, Decay, Sustain, Release Musikalische Akustik!
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Generator-Resonator-Modell
Generator Resonator(en) VerstärkerAktivator
Generator
Generator
Resonator(en)
Resonator(en)
Aktivator
Aktivator
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
Generator-Resonator-Modell
• Aktivator: Primär Energielieferant, nicht frequenzbestimmend
• Generator: Primärschwinger, frequenzbestimmend
• Resonator: Kombinierte Verstärkungs – und Klangfarbenfunktion, wenig Rückkopplung auf den Generator
• Passiver Generator: Generator, der durch andere Generatoren angeregt wird (z. B. Resonanzsaiten)
• Verstärker: Primäre Verstärkungsfunktion, wenig Rückkopplung auf Resonator
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Beispiele
• Beispiel: Flöten– Aktivator: Luftstrom(Atem)+ Labium– Generator: Instrumentinnenluft– Resonator: Keiner (=Generator)
• Beispiel: Hörner, Trumpeten etc– Aktivator: Luftstrom (Atem)– Generator: Lippenschwingungen– Resonator: Instrument
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Beispiele
• Beispiel: Streichinstrumente– Aktivator: Bogen– Generator: Saiten– Resonatoren: Steg – Korpus- Luft im Korpus
• Beispiel: E-Gitarre– Aktivator: Plektrum, Finger– Generator: Saiten– Resonatoren: Tonabnehmer – Kabel– Verstärkerkette: (Vorstufe )- Endstufe-
Lautsprecher
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Beispiele
• 1 Generator, kein Resonator: Blasinstrumente
• 1 Generator, 1 Resonator: Monochord• N Generatoren, 1 Resonator: Gitarre, Geige• N Generatoren, M passive Generatoren, 1
Resonator: Sitar, Hardangerfiedel• 1 Generator, N Resonatoren: ???• N Generatoren, 0 Resonatoren: Panflöte,
Orgel (Labialpfeifen)• N Generatoren, N Resonatoren: Vibraphon,
Orgel (Zungenpfeifen)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
AGRV-Code
• AGRV-Code: (0, 1, K):(0,1,N):(0,1,M):(0, 1, L)– (0, 1, K) Aktivatoren – (0, 1, N) Generatoren– (0, 1, M) Resonator(ketten)– (0, 1, L) Verstärker (elektrische)
• Beispiele: – Flöten (Blasinstrumente): 1:1:0:0 – Geigen (gestrichen): 1:N:1:0 (1:4:1:0)– Gitarre (gezupft): M:N:1:0 (5:6:1:0), E-Gitarre:
M:N:1:1– Vibraphon: K:N:N:0 (z.B. 4:37:37:0)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Übung
• Aufgabe: Bestimmen Sie die akustischen Stufen und den AGRV-Kode von– Maultrommel– Klavier– Dudelsack
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Übung
• Maultrommel (1:1:1:0)– Aktivator: Finger– Generator: Metallzunge– Resonator: Mund
• Klavier (N:N:1:0)– Aktivatoren: (Finger-Tasten-)Hammer– Generatoren: Saiten– Resonatoren: Resonanzboden-
(Innenraum)
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Übung
• Dudelsack (1:N:0:0)– Aktivator: Windkapsel+ Rohrblätter– Generatoren: Pfeifen– Resonatoren: Keine (Generatoren)
• Hausaufgabe: Bestimmen sie AGRV + Code für den Turntable!
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
GR-Modell: Hausaufgabe
• Turntable (Scratched) (1:1:0:1)– Aktivator: Plattenrille– Generator: Nadel– Resonator: Keine (Kabelage)– Verstärker: Endstufe
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
AGRV-Modell Revisited
• Zahl und Rolle der Aktivatoren machmal unklar (z. B. beim Vibraphon)
• Definition von Generator als frequenzbestimmend sowie die Unterscheidung zum Resonator manchmal unscharf (z. B. Perkussion, Klanghölzer)
• Verstärker lassen sich stets als Resonatoren auffassen – künstliche Unterscheidung
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Klaus Frieler: Einführung in die Instrumentenkunde
AGRV-Modell Revisited
• Definiere Aktivator als letztes anregendes Element vor dem Generator (z. B. Hammer beim Klavier)
• Aktivatorzahl: Zahl der typischen Aktivatoren (hier kommt Spieltechnik ins Spiel, systematischer Bruch)
• Falls Generator = Aktivator (z. B. Klanghölzer) dann Aktivatorcode 0!
• Falls Generator = Resonator (oder ein enggekoppeltes System) Resonatorzahl = 0
• Verstärkercode wird reserviert für elektrische Verstärkung (systematischer Bruch)