Frequenzen & Formanten

Von Frequenzen und Formanten

Ob hell, dunkel, weich oder klar: Der Klang deiner Stimme entsteht durch das Zusammenspiel von Stimmlippen und Resonanzräumen. Beim Singen erzeugen die schwingenden Stimmlippen einen Grundton (Grundfrequenz) sowie viele mitschwingende Obertöne – also ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz. Diese Frequenzen bilden zusammen das Frequenzspektrum deiner Stimme.

Die Resonanzräume des Vokaltrakts – etwa Rachen, Mundraum und Lippen – verstärken bestimmte dieser Obertöne und schwächen andere. Dadurch entstehen sogenannte Formanten, also Frequenzbereiche, die besonders stark hervortreten. Sie prägen maßgeblich die Klangfarbe deiner Stimme und bestimmen zum Beispiel, wie ein Vokal wie „u“ typischerweise klingt. In der Stimmakustik spricht man hier auch vom sogenannten Quelle-Filter-Modell: Die Stimmlippen bilden die Quelle des Klanges, die Resonanzräume wirken als Filter.

In diesem Beitrag erfährst du, wie diese akustischen Prozesse zusammenwirken und wie du durch kleine Veränderungen deiner Resonanzräume deine Klangfarbe bewusst beeinflussen kannst.

Frequenz

Die physikalische Basis deines Tones

Jeder Ton, den du singst, entsteht durch die Schwingung deiner Stimmlippen. Je schneller sie schwingen, desto höher klingt der Ton. Diese Schwingungsgeschwindigkeit nennt man Frequenz. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen – also in Schwingungen pro Sekunde.

Wenn deine Stimmlippen gleichmäßig schwingen, entsteht dabei nicht nur ein einzelner Ton.  Neben der Grundfrequenz entstehen gleichzeitig viele weitere Frequenzen, sogenannte Obertöne. Sie stehen in einem festen mathematischen Verhältnis zur Grundfrequenz und bilden gemeinsam das Frequenzspektrum deiner Stimme.

Die durchschnittliche Grundfrequenz liegt bei Frauen bei etwa 250 Hz, bei Männern bei etwa 125 Hz. Natürlich sind das nur Richtwerte – jede Stimme ist individuell.

Die folgenden Bereiche sind meine typischen Orientierungspunkte beim Abmischen im Homerecording. Sie helfen dabei zu verstehen, in welchen Frequenzbereichen bestimmte Klangqualitäten wahrgenommen werden.

Frequenzbereiche für die Stimme im Überblick

Im Bereich zwischen etwa 200 und 400 Hz kann schnell ein diffuser, „mumpfiger“ Klang entstehen – unabhängig davon, ob es sich um eine männliche oder weibliche Stimme handelt. Werden Stimmen im Studio bearbeitet, wird dieser Bereich deshalb häufig leicht abgesenkt. Sehr dünne Stimmen können jedoch durch eine sanfte Anhebung um 300–400 Hz etwas mehr Substanz bekommen.

Im Bereich um 800–1200 Hz kann der Klang einer Stimme oft als nasal wahrgenommen werden. Tontechniker:innen reduzieren diesen Bereich gegebenenfalls vorsichtig.

Sprachverständlichkeit und Präsenz liegen häufig zwischen 2500 und 5000 Hz. Eine Anhebung hier lässt die Stimme „nach vorne“ treten.

Zischlaute und scharfe S-Laute liegen meist zwischen 7000 und 11000 Hz und werden bei Bedarf abgesenkt. Eine leichte Anhebung oberhalb von etwa 8000–12000 Hz kann einer Stimme hingegen mehr Luftigkeit und Brillanz verleihen – sofern Zischlaute unter Kontrolle bleiben.

Erst durch die Resonanzräume deines Körpers werden bestimmte Obertöne verstärkt. Dadurch entstehen sogenannte Formanten, die maßgeblich die Klangfarbe eines Vokals bestimmen.

Sängerin im Tonstudio singt in ein Mikrofon – Stimme erzeugt Schwingungen, die als Frequenzen messbar sind.
Probier's aus
Sing einen tiefen Ton und danach einen hohen. Deine Stimmlippen schwingen bei jedem Ton unterschiedlich schnell. Je höher der Ton, desto schneller die Schwingung.

Was deine Anatomie mit der Frequenz zu tun hat

Deine Tonhöhe entsteht durch Schwingung. Genauer gesagt, durch das rhythmische Öffnen und Schließen deiner Stimmlippen. Je langsamer sie schwingen, desto tiefer klingt der Ton. Je schneller, desto höher. In sehr hohen Lagen können manche Sopranstimmen sogar bis zu etwa 1500 Schwingungen pro Sekunde erreichen.

Auch deine Anatomie beeinflusst deinen Stimmklang. Wenn dein Kehlkopf eher klein ist, sind meist auch deine Stimmlippen kürzer. Sie schwingen schneller und begünstigen dadurch eine höhere Grundtonlage. Ist der Kehlkopf größer, sind die Stimmlippen oft länger. Sie schwingen langsamer, wodurch die Stimme meist tiefer klingt. Bei Bässen können die Stimmlippen etwa 2,5 cm lang sein, bei Sopranen etwa 1,5 cm.

Kind singt mit geöffnetem Mund – Darstellung von Stimme und Tonbildung.

Sopranstimmen hört man häufig bei Frauen oder bei Knaben vor dem Stimmbruch, während Bässe meist von erwachsenen Männern gesungen werden.

Dennoch sind Stimmfächer nur ein grober Anhaltspunkt. Sie hängen nicht allein vom biologischen Geschlecht ab – auch Technik, Muskulatur und Training spielen eine wichtige Rolle für deine Stimme.

Ältere Frau singt mit Mikrofon – Beispiel für individuelle Stimmhöhe und Anatomie.

Mehrwissen
In der Pubertät wachsen bei Jungen die Stimmlippen besonders stark. Ihre Grundfrequenz sinkt oft um etwa eine Oktave. Haben sie vorher im Knabenchor ein sopraniges f″ (F5) gesungen, liegt ihre Stimme nach dem Stimmbruch eher bei f' (F4).

Laut BR Klassik liegt die durchschnittliche weibliche Sprechfrequenz heute eher bei 168 Hz. Früher lag sie im Schnitt bei etwa 220 Hz. Ein möglicher Grund könnten veränderte Rollenbilder sein.

Jede Stimme klingt anders

Zwei Menschen können exakt denselben Ton singen – zum Beispiel 440 Hz (a’ / A4) – und trotzdem völlig unterschiedlich klingen. Entscheidend ist nämlich nicht nur, wie schnell deine Stimmlippen schwingen. Auch die Form deines Ansatzrohres spielt dabei eine Rolle.

Bestimmte Obertöne deiner Stimme werden im Vokaltrakt verstärkt oder abgeschwächt. Diese hervortretenden Frequenzbereiche nennt man Formanten und von denen möchte ich dir nun fünf vorstellen.

Kind und ältere Frau singen gemeinsam in ein Mikrofon – Beispiel für unterschiedliche Klangfarben von Stimmen.

Formanten im Überblick

F0 bezeichnet deine Grundfrequenz. Sie entsteht durch die Schwingung deiner Stimmlippen und bestimmt die Tonhöhe.

Ist der Vokal eher offen oder geschlossen?

F1 hängt vor allem davon ab, wie offen oder geschlossen dein Mund- und Rachenraum sind.

Liegt die Zunge hoch im Mund (wie bei „i“ oder „u“), wirkt der Klang eher geschlossen, so dass F1 niedriger ist. Liegt sie tiefer (wie bei „a“), öffnet sich der Raum stärker, der Klang wirkt offener und F1 steigt.

Da sich die Zungenbewegung oft mit der Kieferöffnung koppelt, beeinflusst auch dein Kiefer F1: Ein weiter geöffneter Mund führt meist zu einem höheren F1.

Singe ich den Vokal eher vorne oder hinten?

F2 wird vor allem davon beeinflusst, ob sich deine Zunge eher vorne oder hinten im Mund befindet.

Liegt die Zunge weiter hinten im Mund (wie bei „u“), wirkt der Klang eher dunkler und F2 ist niedriger. Bewegt sich die Zunge nach vorne (wie bei „i“), wird der Klang heller und fokussierter und F2 steigt.

F2 lässt sich also vor allem durch die horizontale Bewegung der Zunge beeinflussen.

F3 wird unter anderem durch die Lippenstellung beeinflusst.

Gerundete Lippen (wie bei „u“ oder „o“) senken F3 und lassen den Klang oft wärmer und runder wirken.

Gespreizte Lippen können F3 erhöhen und den Klang schärfer oder brillanter erscheinen lassen.

F4 mit sehr kleinen Resonanzräumen im vorderen Mundbereich zusammen, etwa wenn sich die Zungenspitze dem Zahndamm annähert.

Er spielt besonders bei bestimmten Konsonanten eine Rolle, zum Beispiel bei Zischlauten wie „s“ oder „sch“. Im Tonstudio werden diese hohen Frequenzen manchmal mit einem De-Esser reduziert, wenn sie zu scharf wirken.

Hinweis! Beachte, wenn du die Zunge bewegst, den Kiefer öffnest, die Lippen rundest, veränderst du immer mehrere Resonanzräume gleichzeitig. Dadurch verschieben sich oft mehrere Formanten gleichzeitig.

In einem Spektrogramm erkennst du alle Formanten als waagerechte Frequenzbänder.

Was ist nochmal ein Spektrogramm?

Formanten-Tuning

Forme deinen Klang gezielt

Beim Singen zählt nicht nur, welchen Ton du triffst, sondern auch, wie er klingt. Diese Klangfarbe kannst du bewusst beeinflussen, ohne die Tonhöhe zu verändern. Man spricht dabei vom Formanten-Tuning.

Formanten sind verstärkte Frequenzbereiche, die durch Resonanzen im Vokaltrakt entstehen – also im Rachen- und Mundraum. Durch kleine Veränderungen in deiner Artikulation, zum Beispiel bei Lippenform, Zungenposition oder Kieferöffnung, kannst du diese Resonanzen verschieben. So gibst du deiner Stimme mehr Klarheit, Tragfähigkeit und Ausdruck.

Mehrwissen
Der Sänger und Stimmforscher Donald Miller unterscheidet deshalb sogar zwei Registertypen:

Physiologische Register: Sie entstehen im Kehlkopf, zum Beispiel Bruststimme oder Falsett.

Resonanzregister: Sie ergeben sich durch die bewusste Steuerung von Formanten im Vokaltrakt.

Um noch einmal auf andere Beiträge von mir zurückzukommen, in denen es um Stimmregister oder die Schwingung der Stimmlippen ging: An Millers Ansatz siehst du, dass Register nicht nur durch die Stimmlippenschwingung entstehen, sondern dass auch Resonanzräume und ihre Formung eine wichtige Rolle spielen.

Besonders spannend für viele Sänger:innen ist der sogenannte Sängerformant. Er liegt etwa zwischen 2800 und 3400 Hertz und verleiht der Stimme mehr Tragfähigkeit und Durchsetzungskraft. Dabei rücken mehrere Formanten – meist F3, F4 und F5 – näher zusammen. Die Stimme wirkt dadurch strahlender und präsenter, ohne dass du mehr Druck geben musst.

Sänger:innen können dafür den Rachenraum sanft weiten, den Mund bzw. Kiefer angemessen öffnen und die Zunge locker Vokale und Konsonanten formen lassen, während sie im oberen Bereich des Kehlkopfs eine leichte Verengung erzeugen. Die Kombination aus weiter Resonanz im Rachenraum und einer schmaleren Passage im Bereich der Supraglottis sorgt für einen obertonreichen, tragfähigen Klang, der besonders klassischen Stimmen helfen kann, sich auch über ein Orchester hinweg durchzusetzen.

In der Gesangspraxis spricht man im Rahmen des Formanten-Tunings auch oft von Vokalmodifikation. Dabei wird die ursprüngliche Position eines Vokals leicht verändert. Ein EE-Vokal (wie in beat) kann sich etwa in Richtung IH (wie in bit) bewegen, damit er sich einfacher singen lässt und klanglich etwas an Schärfe verliert. Probier das doch direkt mal aus.

Keine Zeit, alles zu lesen? Dann hier die Kurzfassung

Beim Singen erzeugen die Stimmlippen einen Grundton und viele Obertöne. Die Resonanzräume deines Vokaltrakts verstärken bestimmte dieser Frequenzen – die sogenannten Formanten.

Durch Veränderungen von Zunge, Lippen, Kiefer und Rachenraum kannst du diese Resonanzen beeinflussen und nicht nur deine Klangfarbe gezielt gestalten, sondern sogar die Wahrnehmung deiner Tonhöhe verändern. Denn wenn sich das Verhältnis von Grundton und Obertönen verschiebt, kann ein Ton, der zuvor noch „flat“ klang, für Zuhörende genauer „gepitcht“ wirken.

Wir sind am Ende des heutigen Beitrags angekommen. Ich habe ihn nach meinem aktuellen Kenntnisstand geschrieben. Das Wissen über Stimme, Akustik und Gesang entwickelt sich aber natürlich durch Forschung und Erfahrungen im Unterricht ständig weiter. Wenn ich irgendwann neue Erkenntnisse entdecke, die hier besser passen, werde ich den Artikel entsprechend überarbeiten. Schließlich ist Wissen nichts Starres, sondern wächst mit der Zeit. 😉

Quellen und weiterführende Links