Wenn ich ein 440-Hz-Signal produziere, wird es unter allen Bedingungen (Luftdruck, Medium oder Zusammensetzung der Atmosphäre, auf einem Berg, auf fremden Planeten usw.) als derselbe Ton wahrgenommen? Vorausgesetzt natürlich, ein Mensch kann unter all diesen genannten Bedingungen überleben.
Ich frage nur nach der Frequenz, das ist die Tonhöhe. Nicht über andere Parameter des Tons.
Die Wahrnehmung einer Tonhöhe beruht auf der Schwingungsfrequenz der Haare in der Cochlea (dem spiralförmigen Organ im Innenohr), die wiederum durch die Schwingung des Trommelfells angetrieben wird. Alles, was das Trommelfell mit einer bestimmten Frequenz antreibt, sagen wir 440 Hz, wird unabhängig vom Medium als dieselbe Tonhöhe wahrgenommen.
Was das Medium tutEinfluss hat jedoch die Schallgeschwindigkeit (v), die das Verhältnis zwischen Frequenz (f) und Wellenlänge (L) nach der Gleichung v = f * L bestimmt. Die physikalischen Mechanismen vieler Instrumente sind so beschaffen, dass sie einen Ton erzeugen einer festen Wellenlänge statt einer festen Frequenz. Beispielsweise erzeugt eine Orgelpfeife eine stehende Welle mit einer Wellenlänge, die durch die Länge der Pfeife bestimmt wird. Wenn die Pfeife so eingestellt ist, dass sie bei Raumtemperatur 440 Hz erzeugt, dann führt eine Änderung der Lufttemperatur – oder ihrer Feuchtigkeit, Dichte oder sogar einer vollständigen Änderung des Mediums – zu einer Änderung der Schallgeschwindigkeit. Infolgedessen ist die erzeugte Frequenz anders und wird als andere Tonhöhe wahrgenommen. Orgelstimmer achten immer darauf, Orgeln bei Raumtemperatur zu stimmen, und wenn die Orgel bei einer anderen Temperatur gespielt wird,
Das ist übrigens auch der Grund, warum das Atmen von Helium eine so komisch klingende Stimme erzeugt. Die Form des Mundes und die Spannung der Stimmbänder legen die erzeugten Wellenlängen fest, aber das leichtere Medium ermöglicht eine schnellere Ausbreitung der Schallwellen, sodass sie eine höhere Frequenz haben. Wenn die Wellen aus Ihrem Mund in die "normale" Atmosphäre austreten, behalten sie ihre Frequenz bei, und es ist die Wellenlänge, die sich ändert, um sich an die langsamere Schallgeschwindigkeit anzupassen.
Wenn Sie das Trommelfell eines normal hörenden Menschen dazu bringen können, 440 Mal pro Sekunde zu vibrieren, „hört“ er die Tonhöhe, die wir A4 nennen. Es gibt also zwei Möglichkeiten, Ihre Frage zu beantworten. Ein Gerät, das hier auf der Erde 440 Hz erzeugen soll, soll die normale Erdluft bei normalem Luftdruck 440 Mal pro Sekunde zum Schwingen bringen. In deutlich dichterer Luft kann dieses Gerät das Medium nicht so schnell vibrieren lassen, wie es vorgesehen ist, und daher wird die wahrgenommene Tonhöhe niedriger sein. Das Gegenteil gilt für leichtere Luft. Wenn es überhaupt kein Medium gibt, wie zum Beispiel ein leerer Raum oder ein Planet ohne Atmosphäre oder Flüssigkeit, dann kann es keinen Ton geben.
Ein anderer Ansatz für die Frage besteht jedoch darin, anzunehmen, dass das Gerät in der Lage ist, jedes Medium 440 Mal pro Sekunde zu vibrieren. Wenn das Gerät 440 Hz in Bezug auf das Medium erzeugt, hört der Wahrnehmende ein A4.
Der Unterschied im Luftdruck auf verschiedenen Teilen der Erde ist nicht groß genug für größere Abweichungen, aber Sie können hören, wie viel tiefere Töne klingen, wenn das Medium Wasser ist.
Es ist erwähnenswert, dass die meisten Tonhöhen weit mehr als eine einzelne Frequenz enthalten, sodass der auffälligere Effekt wahrscheinlich timbral wäre, da höhere Obertöne ein dickeres Medium eher anregen können.
Der Vollständigkeit halber füge ich hinzu, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Schallerzeuger und Betrachter aufgrund des Doppler-Effekts die Tonhöhe verändert.
Kurz gesagt: nein. "Die gleiche Note" ist ein musikalisches Konzept, und das Spielen von 440 Hz in einem Barockkonzert mit A = 415 Hz-Stimmung wird nicht als A wahrgenommen. Solange sich Ihre Frage eher auf eine "Note", ein musikalisches Konzept als auf ein akustisches bezieht Phänomen ist die Antwort klar "nein". Selbst bei einer Stimmung von A = 440 Hz könnte 440 Hz ein doppelt flaches B anstelle von A anzeigen, wiederum eine andere Note (da Noten eine Rolle in Tonleitern spielen).
Wenn Sie jetzt nicht von Noten sprechen, sondern nur von wahrgenommener Tonhöhe als akustischem und nicht von musikalischem Phänomen, hängt die wahrgenommene Tonhöhe ebenso wie die wahrgenommene Farbe vom Hintergrund ab. Wenn Sie mit anderen in einer Heliumatmosphäre sprechen, passt sich Ihre Tonhöhenwahrnehmung und -bewertung an ihre Sprechstimmen an.
Karl Witthöft
Tod Wilcox
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