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Geläute heute – Automatisch extrahierte Audiomerkmale zur Klangbeurteilung von läutenden Glocken
(2022)
Nach allgemeiner Auffassung zeichnet sich der Klang einer wohlklingenden Glocke durch eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum aus, in dem ein leuchtend-klar ausgeprägter Schlagton mit möglichst wenig Nebenschlagtongeräuschen hörbar ist [1]. Mit Hilfe von signalanalytischen Methoden lassen sich Beschreibungen wie "weiche, volle, helle und klare Tongebung" in Form bestimmter Audiosignaleigenschaften erfassen, so dass anhand dieser Messwerte eine objektive Bewertung der Angenehmheit und Qualität von läutenden Glocken in eine greifbare Nähe rückt. Darüber hinaus können berechenbare Klangmerkmale Aufschluss über die bei einer klanglichen Optimierung von Glocken (bzw. deren Klöppel) verbundene Qualitätssteigerung geben. In einem Pilotexperiment bewerteten 11 Glockenexpert*innen und 26 Laien das Läuten von 40 lautheitsangeglichenen Glockenaufnahmen unter dem Aspekt von klanglicher Qualität, Angenehmheit, Grundtönigkeit, Klarheit und Weichheit des Anschlags. Via Signalanalyse wurden die Glockenklänge auf 127 berechenbare Audiomerkmale hin untersucht. Über Korrelations- und Regressionsanalysen wurden Zusammenhänge zwischen den Glockenklang-Bewertungen und den errechneten Audiomerkmalen ermittelt. Erste Auswertungen lassen darauf schließen, dass die empfundene Qualität vor allem mit der Ausgeprägtheit der kleinen Terz im Klang zusammenhängt sowie mit dem Anschlagstempo (je langsamer desto besser) und der Weichheit des Anschlags (je weicher desto besser). Ähnliches gilt für die empfundene Angenehmheit. Zu Bedenken ist dabei, dass sowohl innerhalb der Laien- als auch Sachverständigengruppe lediglich geringe Übereinstimmungen bei der Beurteilung der Klänge nach Qualität und Angenehmheit vorzufinden sind. Die mit einer Glockenoptimierung durch Veränderung des Klöppels einhergehenden Klangeigenschaften zeigen sich besonders in der klanglichen Helligkeit (Timbral Brightness), der Ausgeprägtheit tonaler Anteile im Spektrum (Harmonic Energy) und der Geräuschanteile (Spectral Flux). Durch die Veränderung des Klöppels lassen sich Glocken gezielt in ihrer Klangfarbe angenehmer gestalten. Mit zunehmendem Klöppelgewicht und kleinerem Läutewinkel erweisen sie sich klanglich als grundtöniger, mit stärkeren harmonischen Anteilen und ärmer an Nebengeräuschen. Je größer der Glockendurchmesser, die Schlagringdicke und die Glockenmasse, desto angenehmer wird der Klang empfunden. Ähnliches gilt für die Klöppeleigenschaften: Je größer die Klöppelmasse und der Klöppelballendurchmesser und je kleiner der Klöppel-Läutewinkel, desto angenehmer das empfundene Klangerlebnis.
According to guidelines for the evaluation of church bell chimes, the timbre of a well-sounding bell is characterized by a soft, full, bright and clear tone with a salient fundamental pitch in a low-noise sound spectrum, where a luminous, clearly pronounced striking tone can be heard with as little percussive noise as possible. In a pilot experiment, 11 bell experts and 26 laypersons evaluated the ringing of 40 loudness-matched bell recordings in terms of tonal quality, pleasantness, salience of the fundamental pitch, clarity and softness of the attack. Via signal analysis, the bell sounds were analyzed in regards to 127 audio features. Correlation and regression analyses were used to determine relationships between the bells' timbre ratings and the calculated audio features. Timbral changes resulting from an optimization of the bell clapper turned out to be particularly noticeable in respect to timbral brightness, the pronouncedness of the tonal components in the spectrum (harmonic energy) and the noise components (spectral flux above 1000 Hz). Specifically, by modifying the clapper, subjective pleasantness of the bells' timbre can be improved. With increasing clapper weight and decreasing ringing angle, the fundamental pitch of bells becomes morepronounced, with stronger harmonic components and less background noise.
Seit den 1950er Jahren gibt es erste moderne Regelwerke zur Bewertung von Glockenklängen [1][2][3][4], in denen besonders ‒ meist nur verbal beschreibend ‒ auf die klangliche Helligkeit, die Teiltonzusammensetzung, die Grundtönigkeit und das Ein- und Ausschwingen des Glockenklangs eingegangen wird. Nach allgemeiner Auffassung zeichnet sich der Klang einer wohlklingenden Glocke durch eine weiche, volle, helle und klare Tongebung mit einem grundtönigen, geräuscharmen Klangspektrum aus, in dem ein leuchtend-klar ausgeprägter Schlagton mit möglichst wenig Nebenschlagtongeräuschen hörbar ist [5]. Zum Wohlklang von läutenden Glocke gibt es bislang noch so gut wie keine psychoakustischen Ansätze. Lediglich zum Klang einzelner Glockenklänge unternahm Wolfgang Aures [6] einen Hörversuch mit 16 Versuchspersonen, die 17 Glockenklänge auf ihren Wohlklang hin bewerten sollten und konnte zeigen, dass der empfundene Wohlklang mit abnehmender klanglicher Schärfe zunahm, während die ebenfalls erhobene klangliche Rauhigkeit so gut wie nichts zur Wohlklangsempfindung beitrug. 2021 stellten Andreas Rupp, Denis Spieß und Michael Plitzner ein Verfahren vor, mit dem der Einfluss der Klöppelgestaltung auf den Klang von läutenden Glocken simuliert werden konnte [7], wodurch gezielt ein ausgewogener Glockenklang erreicht werden kann: Während die Anteile der hohen Frequenzen im Spektrum durch die Klöppelmasse bestimmt werden (je geringer die Klöppelmasse desto heller der Klang), werden die tiefen Anteile im Spektrum vor allem durch das Gewicht und die Anfluggeschwindigkeit des Klöppels bestimmt (je schwerer der Klöppel und je langsamer der Anflug = je länger die Verweildauer des Klöppels an der Glocke, desto grundtöniger der Klang).