Resonanzverbesserungen

Resonanzverbesserungen oder
“Rotkäppchens Suche nach dem Bösen Wolf”

Seit geraumer Zeit haben wir uns auf Resonanzverbesserungen an Holzblasinstrumenten (vorzugsweise bei Klarinetten und Saxophonen) spezialisiert und bieten diese auch in unseren Ausschreibungen mit an. Dabei werden immer wieder ähnliche Fragen gestellt, sodass ich mich entschlossen habe, dieses umfangreiche Spezialgebiet des Holzblasinstrumentenbaus einmal möglichst kompakt in einem Artikel für Jedermann darzustellen.

Es handelt sich bei Resonanzverbesserungen auch keineswegs um eine Fachdisziplin, die im Instrumentenbau gang und gäbe wäre. Vielmehr scheint es eher ein Phänomen aus der Märchenwelt zu sein: Man weiß nicht so genau, ob es wirklich existiert ?!

Dieses Problem ist begründet, da wir bei den Verfahren zur Resonanzverbesserung nur selten auf objektive Messvorrichtungen zurückgreifen können. Im Gegenteil kommen wir fast ganz ohne Maschinen und Apparate aus. Wichtigste Messinstrumente sind unser Gehör und unser direktes Spielgefühl. Und da das Hören und das Fühlen eindeutig subjektiv sind, kann man sich streiten, ob da nun nach einer Veränderung am Instrument tatsächlich etwas “verbessert” ist oder auch nicht.

Je häufiger wir jedoch Instrumente zur Überprüfung vorgelegt bekamen oder Gelegenheit hatten, aus diesen herauszuholen, was nur möglich ist, um so mehr fanden sich Verbesserungsmöglichkeiten. Dieser Lernprozess hat mittlerweile dahin geführt, dass wir bereits unsere Instrumental-Schüler auf derlei akustische Effekte aufmerksam machen und sie für ihre eigenen Instrumente sensibilisieren können. Es ist wie bei diesen allseits bekannten Suchbildern: “Wo hat sich nur der Böse Wolf versteckt?”. Man guckt und guckt, dreht und wendet das Bild, sieht nur das Rotkäppchen oder die Großmutter, schaut schief darauf und wieder gerade; und plötzlich springt er einen an, da ist der Wolf, jetzt hab ich ihn. Von da an gelingt es nimmermehr, diesen Wolf im Bild zu übersehen. Er ist einfach da. Genauso ergeht es uns hier in unserer Werkstatt. Wir haben den Wolf gesehen (oder besser gehört), und er springt uns immer wieder an, nämlich immer dann, wenn wir ein Holzblasinstrument spielen hören, sei es live oder von CD. Wir beißen uns an den kranken Tönen fest, freuen uns über gelungene Verbesserungen und sind erstaunt, wenn mal wieder jemand bei uns in der Werkstatt steht und den Wolf nicht gleich findet. “Ach Großmutter, was hast du nur für große Augen?” Er starrt dem Wolf oft mitten ins Gesicht und erkennt ihn dennoch nicht.
Doch wer einmal selbst den Unterschied fühlen konnte, erkennt von da an (um in unserem Bild zu bleiben) den Wolf in jeder Verkleidung .

Nun spreche ich die ganze Zeit von “wir” und möchte uns doch wenigstens kurz vorstellen:
1) Markus Blaschko, Holzblasinstrumentenmachermeister seit 1998, Klarinettist und Saxophonist. Erst seit einem Jahr wurde er mit dem Phänomen der Wolfssuche konfrontiert und hat sich inzwischen zu einem wahren Großwildjäger entwickelt.
2) Martin Schöttle (der diese Zeilen auch schrieb), Klarinettist, Naturwissenschaftler und mittlerweile auch Klarinettenmacher.

Jetzt aber weiter im Text!

Dass es immer eine Detektivarbeit bleibt, die Quelle irgendwelcher unliebsamer Resonanztrübungen in Instrumenten ausfindig zu machen, wollen wir hier ausdrücklich betonen. Und dass wir nicht immer in einem Moment für alle Probleme auch schon Lösungsvorschläge haben.....

Unsere konkreten Arbeitsfelder

Folgende Teilbereiche des Holzblasinstrumentenbaus beziehen wir in die Resonanzverbesserung mit ein:

1) Intonation (der Registerweiten)
Innerhalb dieses großen Feldes unterteilen wir dann noch in
a) Anpassungen über das Tonlochnetz (wo und wie groß sind die Tonlöcher?)
b) Anpassungen über Bohrungsverläufe (keine Klarinette ist wirklich streng zylindrisch gebohrt!)
c) Anpassungen über Schräglochbohrungen u.ä.

2) Dämpfungen
Auch hier unterteilen wir in einzelne Teilbereiche
a) Störschwingungen (unharmonische Frequenzen)
b) unmittelbare Schalldämpfungen (z.B. durch Polster)
c) Tonlochdämpfungen
d) Spielerfinger

Nicht zuletzt sind natürlich spieltechnische Fähigkeiten der Bläser mit entscheidend, wie “tragfähig” ein Holzblasinstrument am Ende tatsächlich ist. Dieser entscheidende Bereich sei hier in diesem Artikel bewusst ausgeklammert.

Flötisten, Oboisten und Fagottisten mögen es mir verzeihen, dass ich im Folgenden ziemlich klarinettozentrisch sein werde. Schließlich ist es das Instrument meiner Wahl. Nichtsdestotrotz sind die gewonnenen Erkenntnisse weitgehend übertragbar.

Begriffsentwirrung

Musiker sprechen häufig in einer Sprache, die für den Laien sehr verwirrend, ja, manchmal gar mystisch klingt.

Begriffe wie “hell” und “dunkel” haben sich längst als uneindeutig erwiesen, versteht manch einer unter “hell” eher “scharf” und unter “dunkel” eher “dumpf”. Auch Begriffe wie Klangstärke (Klanggröße) oder “Tragfähigkeit” sind noch wenig geklärt. Wir wollen hier einen Vorstoß wagen.

Hell und Dunkel:

Im Sinne der physikalischen Akustik ist ein Ton immer dann “hell”, wenn er zahlreiche Obertöne besitzt und diese auch quantitativ einen großen Anteil am Gesamtklangspektrum einnehmen.

Entsprechend ist ein “dunkler” Ton ein solcher, welcher quantitativ nur wenige Obertöne hat, bzw nur schwach ausgeprägte Obertöne.

Ein einfaches Beispiel bildet der Vergleich zwischen Klarinette und Oboe. Unabhängig von klanglichen Tendenzen in die eine oder andere Richtung wird eine Oboe immer “heller” klingen als eine Klarinette, weil die Oboe geradzahlige und ungeradzahlige Obertöne in ihrem Klang vereinigt, wohingegen die Klarinette auf die geradzahligen fast vollständig verzichten muss.

Nicht nur die quantitative Verteilung der Obertöne wirkt sich auf die Klangqualität von Holzblasinstrumenten aus, sondern auch die qualitative. Dies bedeutet konkret, dass die individuellen Lagen der Obertöne zueinander (harmonisch oder dissonant) entscheidend den Klangcharakter prägen.

Jeder einzelne Teilton eines Gesamtklangs interferiert (wechselwirkt) mit jedem anderen Teilton. Es bilden sich eben “Interferenzen” bzw. Kombinationstöne. Wie real die letztgenannten am Klanggeschehen teilhaben, wird deutlich, wenn zwei Klarinetten beispielsweise im Terzabstand die höheren Lagen erreichen, sodass auch der Kombinationston in hörbare Bereiche gelangt. Es klingt zuweilen, als wäre eine Hummel oder Biene noch mit im Zimmer. Anhand dieser Kombinationstöne, die nichts anders sind als überdurchschnittlich deutliche “Schwebungen”, lassen sich die Terzen (oder auch jedes andere harmonische Intervall) sauber ausstimmen. Noch deutlicher aber treten diese Kombinationstöne in Erscheinung, wenn die geblasenen Intervalle unsauber sind. Die Kombinationstöne passen dann nicht mehr in das Obertonspektrum hinein, sie fallen förmlich heraus, treten als störende oder einfach “falsche” Nebentöne in Erscheinung. Je mehr nicht-harmonische Teilkomponenten an einem Gesamtklang beteiligt sind, um so mehr störende Nebenfrequenzen treten auf.

Vereinfacht gesagt wirkt ein obertonreicher (“heller”) Gesamtklang immer dann “angenehm” und “weich”, “voll” und “weittragend”, wenn die einzelnen Komponenten sich möglichst harmonisch in die Teiltonreihe einfügen, sprich, wenn die Zahlenverhältnisse der Teilfrequenzen möglichst ganzzahlig sind. In diesem Fall kann es kommen, dass ein akustisch als “hell” definierter Ton (weil obertonreich) von manchen Zuhörern dann doch wieder als “dunkel” bezeichnet wird, wohl eher mit gewissen Assoziationen zu einem Glas vollmundigen, dunkelroten Weines. Und schon ist die Verwirrung perfekt.

Die Klarinettisten der sogenannten alten “Detmolder” Schule (noch aus Zeiten von Prof. Jost Michaels) galten als “Hellbläser”, was nicht immer nur wohlwollend gemeint war. Nichtsdestoweniger war das Ziel, eine möglichst große “Tragfähigkeit” zu erzielen genau mit jenem “hellen” Beiklang erkauft. (Heute wissen wir: Vieles lag dabei auch an den Instrumenten!) In einem Konzert unseres damaligen Bläser-Oktetts “Anima in Musica” in Mannheim, stürzte sich ein Mannemer Klarinettenstudent nach den letzten verklungenen Tönen auf meinen Kollegen Günther Weigel und mich und fragte: “Wie schafft ihr es nur, so dunkel zu blasen!”

Vielleicht, lieber Leser, sehen Sie jetzt ein bisschen mehr die allgemein herrschende Verwirrung im Umgang mit diesen Begriffen?

Was bedeutet nun das Wörtchen “tragfähig”?

Es soll sagen, der Ton sei fähig, über große Strecken des Raumes hinweg gehört zu werden, egal ober er laut oder leise geblasen wird. Der Ton “trägt” also sich selbst bis in den hintersten Winkel des Raumes. Wie kann das sein? Akustisch werden die Töne nur hinsichtlich ihres Schalldruckes analysiert: Hoher Schalldruck bedeutet “laut”, niedriger Schalldruck bedeutet “leise”. So einfach ist das. Ist es aber doch nicht! Die Eigenschaft, den Raum ohne allzugroße Verluste (Dekrement) zu durchdringen, ist vor allem auch von der Frequenzen der beteiligten Teiltöne abhängig.

Teiltöne in harmonischer Beziehung zueinander erfahren eine größere gegenseitige Resonanzverstärkung. Dies gilt sowohl für jene Anteile, die im Instrument unmittelbar für die Tonentstehung verantwortlich erscheinen als für die im Raum sich bildenden stehenden Wellen. Vereinfacht ausgedrückt könnte man sagen, der Raum ist ein Teil des Resonanzkörpers und damit auch ein Teil des Instrumentes selbst.

Sind im Gesamtklangspektrum zahlreiche unharmonische Komponenten enthalten, treten wesentlich mehr auslöschende und energiezehrende Störfrequenzen auf. Nicht nur, dass auch der Zuhörer mit einer gewissen inneren Anspannung auf derartige Störeinflüsse reagiert, sondern auch der Bläser bekommt diese Trübungen unmittelbar zu spüren. Er meint, sein Blatt schwinge heute nicht besonders gut, sein Instrument sei vielleicht gar undicht, oder er selber sei nicht gut drauf. Es dürfte alles miteinander in Beziehung stehen. Selbst das Wetter bleibt dann nicht verschont.

Kehren wir nun zu unserer Zielsetzung der “Resonanzverbesserung” zurück. Wir streben bei allen Manipulationen im Instrumentenbau einen akustischen Zustand an, der möglichst obertonreich (akustisch: “hell”) und möglichst harmonisch (“tragfähig”) in der Lage der Teiltöne zueinander ausgebildet ist.

“Resonanzverbesserung” meint also im Wesentlichen zwei Effekte:
1) Vergrößerung der Tragfähigkeit (subjektiv manchmal als größere Schallkraft, “Sonorität” wahrgenommen).
2) Verringerung des bläserischen Aufwandes

Mittel und Wege zum Ziel

Damit sind die Wegweiser gesteckt. Nicht immer kennen wir dann schon die geeigneten Mittel zum Zweck. Hier komme ich auf die oben angeführte Unterteilung unserer Arbeitsfelder zurück.

Intonation (-> Intonationsanalysen)

Hier ist die relative Frequenzlage der natürlichen Register gemeint. Das heißt, dass über dem tiefen e (dem “kleinen”) einer Klarinette möglichst ein gut stimmendes h’ und ein (wenn überhaupt denkbar) reines gis’’ angesiedelt ist. Klarinettenmacher wissen, dass dies selten optimal gelöst ist. Vor allem bei den aufwendigen “Orchesterinstrumente” (Voll-Oehler-Klarinetten), die im professionellen Bereich geblasen werden, klafft hier eine besonders große Lücke:

Durch das Hinzufügen der Bechermechanik für tief e und f glaubte man, auf die bohrungsmäßige Korrektur der Teiltonintervalle für diese längsten Töne der Klarinette eher verzichten zu können. Abweichungen der natürlichen Duodezime (ohne Überblasklappe erzeugt) erreichen manches Mal einen Wert von mehr als +20ct, was laut den Untersuchungen von Walter Krüger (siehe rohrblatt Nr....) bereits zu einer beträchtlichen Einbuße an Klangstabilität führen muss. Hier kann auch eine zusätzliche Klappe über einem zusätzlichen Loch nur noch die Tonhöhenkorrektur bewirken, der Ton selbst ist leider in seiner Klangsubstanz reichlich mangelhaft, lässt viele Wünsche offen (ganz abgesehen von enetuellen Deckungsproblemen!). Boehm-Klarinettisten haben es da leichter. Ihre Instrumente verzichten bewusst auf diese Hilfsmittel zur Intonationskorrektur. Hier sind Korrekturen im Bereich der Hauptbohrung und der Tonlochausgestaltung von mehr Erfolg gekrönt, weil sich die Intonationsverbesserungen auch klanglich und ansprachemäßig positiv auswirken.

Dieser Prozess des Registerabgleichs muss im Prinzip für jeden einzelnen Ton der gesamten Skala wiederholt werden. Es zeigt sich bereits hier, dass dies keine einfache Arbeit ist, die nur am Zeichentisch oder Computer zu bewältigen wäre. Wir haben in den letzten Monaten verschiedene Vorgehensweisen erprobt (Bohrungsveränderungen, Schräglochbohrungen etc.), die einen einigermaßen gezielten Einfluss auf die Registerweite jedes einzelnen Tonloches ermöglichen.

Ein nach den oben genannten Prinzipen konzipiertes Instrument sollte eigentlich so klingen, wie wir uns das laut unserer obersten Zielsetzung vorstellen, weittragend, klangstark und dennoch voll und weich.

Wenn da nicht die Mechanik wäre !

Zu einem früheren Zeitpunkt haben wir bereits darauf hingewiesen, welchen Einfluss Mechanik und Klappenteile auf den Klarinettenklang ausüben (rohrblatt Nr.....). Es ist nicht länger wegzudiskutieren, dass alle mechanischen Teile der Klarinette auf die eine oder andere Art an der Gestaltung des Gesamtklanges beteiligt sind. Dieser Einfluss beginnt bei der Materialwahl, bei der Dichte und Festigkeit der verwendeten Metalle, geht dann über verschiedene Kombinationswirkungen (selbst im molekularen Bereich: z.B. Nickel und Silber vertragen sich schwingungsmäßig nicht besonders gut...), über gewollte und ungewollte Schwingungs-Koppelungen einzelner beweglicher Teile bis hin zur Auswahl des Polstermaterials und der verwendeten Kleb- und Füllstoffe.

Ich kann mir vorstellen, dass jetzt manch einer der erfahrenen Holzblasinstrumentenmacher den Kopf schüttelt. Nun, entgegne, ich, probieren Sie einfach einmal alle die Dinge aus, von denen hier die Rede ist. Vielleicht finden Sie auch Gefallen an der Wolfsjagd?

Fest im Griff ?

Ist es uns möglich, all diese so vielfältig wechselwirkenden Komponenten richtig einzuschätzen und in den Griff zu bekommen?

Hier wollen wir deutlich einschränken: Es ist uns nach Jahren des Probierens, Suchens und Findes möglich, gewisse Prognosen zu machen und sie auch ziemlich erfolgreich in die Tat umzusetzen. Aber wir versprechen nicht, alle Probleme je lösen zu können. Denn am Ende steht auch immer das Kosten-Nutzenverhältnis, welches wir nicht aus den Augen verlieren dürfen. Das soll selbstverständlich nicht bedeuten, dass wir keine Zeit hätten für neugierige Kollegen, die sich ernsthaft für diese Suche nach dem immer klarerern Ton unserer Holzblasinstrumente interessieren.

Konkretes

Um unliebsame Interferenzen möglichst zurückzudrängen, haben wir uns angewöhnt, auf vollkommen spielfreie Achslager zu achten bzw. diese nach Möglichkeit durch Lagerbuchsen aus Kunststoff oder Grenadill zu “entschärfen”.

Des Weiteren trachten wir im Klarinettenneubau danach, die Dimensionen einzelner Klappen möglichst “gedrungen” zu halten, lange Kipphebelklappen durch Drehhebelklappen zu ersetzen, sodass die langen Stangen mehrfach gelagert werden können.

Wir verwenden gerne zur Polsterung unsere in Portugal hergestellten Quarzresonanzpolster oder besonders hochwertige Lederpolster. Und wir gehen sehr sorgfältig mit allen Arten von Dämm-Materialien um (Kork etc.).

Das Ergebnis

unserer Bemühungen kann sich in den meisten Fällen wahrlich hören lassen. Wir haben aus diesem Grund inzwischen ein Klarinettenensemble (das Ensemble ClarÍssono eben) gegründet, das uns Gelegenheit gibt, auf selbst überarbeiteten Instrumenten unser Wissen um den “klaren Ton” an die Öffentlichkeit zu tragen.

Martin Schöttle, Artikel für die Zeitschrift "rohrblatt", Mai 2001

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