Ein gleicher Ton klingt mit einer Gitarre, mit einem Klavier und mit einer Geige etc. völlig unterschiedlich - auch dann wenn der Ton jeweils in gleicher Lautstärke gespielt wird. Physikalisch ausgedrückt haben die Töne dieselbe Grundfrequenz und (bei gleicher Lautstärke) dieselbe Amplitude. Der Unterschied liegt in der Klangfarbe.

Beispiel

Der Kammerton a hat eine Frequenz von 440 Hz. Dieser Ton kann z.B. mit einem Audioeditor wie Audacity erzeugt werden.

Ein künstlich erzeugter Ton mit 440 Hz.

Der künstlich erzeugte Ton besteht aus einer reinen Sinuswelle, mit einer Zeitdauer von 1/440 Hz = 0,002272 Sekunden.

Derselbe Ton in kleinerem Maßstab.

Mit einem stark verkleinerten Maßstab ist die einzelne Sinuswelle nicht mehr zu erkennen. In dieser Darstellung wird der Mittelwert der Amplitude und die Zeitdauer des Tons angezeigt, die bei 4 Sekunden liegt.

Derselbe Ton auf einem beliebigen Musikinstrument hat dieselbe Grundfrequenz, jedoch zusätzlich Anteile mit höheren Frequenzen - darunter das Vielfache von 440 Hz, also 880 Hz, 1 320 Hz etc. Diese so genannten Obertöne bestimmen die Klangfarbe des Instruments, während die Grundfrequenz (in diesem Beispiel 440 Hz) als Grundton bezeichnet wird.

Derselbe Ton mit einem „Klavier".

Der Ton in der Abbildung stammt nicht von einem echten Klavier, sondern mit einem Notensatzprogramm, in dem der Klavierklang nachgebildet wird. Im Gegensatz zu der reinen Sinuswelle hat der Ton keinen kontinuierlichen Kurvenverlauf, statt dessen klingt der Ton langsam ab.

Der Klavierton bei einer Vergrößerung des Maßstabs.

In der Abbildung oben wird derselbe Maßstab wie bei dem künstlich erzeugten Ton verwendet. Der Ton braucht einige Zeit, bis er hörbar ist - deswegen ist noch kein Kurvenverlauf zu erkennen.

Das Anschwellen des Klaviertons wird bei geringer Verkleinerung des Maßstabs deutlich.

Der Klavierton bei geringer Verkleinerung des Maßstabs...

... und ebenso der Sinuston.

Werden die beiden Kurvenverläufe übereinander gelegt, ist die Grundfrequenz von 440 Hz des Klaviertons gut zu erkennen. Es handelt sich um dieselbe Tonhöhe mit unterschiedlicher Klangfarbe, die durch eine verformte Sinuswelle ausgedrückt wird. Deutlich wird auch das Anschwellen des Klaviertons, das als Einschwingverhalten bezeichnet wird. Dadurch bedingt hat der Klavierton abhängig von dem zeitlichen Verlauf eine andere Lautstärke.

Überlagerung beider Signale.

Siehe Klangharmonie.

Bereich: Musiktheorie