Das hölzerne Gelächter
Xylophone und Marimbas gab es bereits in der Antike. Ihre Klangeigenschaften basieren auf einem interessanten Schwingungsverhalten.
Ein Stück Holz auf ein anderes zu schlagen, erzeugt ein typisches, angenehm anzuhörendes Geräusch. Darum ist es nicht verwunderlich, dass solche Anordnungen bereits in der Antike als Musikinstrumente verwendet wurden. Das griechische Wort Xylophon bedeutet „Holzklang“. Im Mittelalter wurden Xylophone als hölzernes Gelächter bezeichnet, eine modernere Form sind die in Abbildung 1 dargestellten Marimbas.
Klangtechnisch ähnlich, aber physikalisch einfacher zu beschreibende Instrumente sind Glockenspiele. Dabei wird durch Schlagen auf Metallplättchen ein wohldefinierter Klang erzeugt. Durch das Schlagen wird das Plättchen hauptsächlich zu vertikalen Schwingungen angeregt. Da beide Enden frei schwingen können, ergeben sich in der einfachsten Mode zwei Knoten. Um die Schwingung nicht zu beeinträchtigen, sind die Plättchen im Instrument genau an diesen Stellen aufgehängt oder aufgelegt.
Klangstäbe von Marimbas und Xylophons sind so designt, dass sie harmonische Oberschwingungen produzieren, was den typischen Klang ausmacht. Meist wird sehr hartes Holz wie Palisander oder Nuss verwendet, um eine längere Haltbarkeit und Schwingungsdauer zu erreichen.
Ursache der Harmonie ist die ungleichmäßige Dicke des Plättchens (Abbildung 2). Durch eine Änderung der Form ist es zudem möglich, Grund- und Oberton separat zu variieren. Die größte Frequenzänderung bewirkt man, wenn man die Masse an den Schwingungsbäuchen ändert, am wenigsten bei den Schwingungsknoten. Traditionell mussten die Instrumentenbauer durch Versuch und Irrtum – und viel Erfahrung – die richtigen Stellen finden und die Menge des dort abzutragenden Holzes abschätzen. Heute helfen numerische Berechnungen mit infiniten Elementen.
Die Plättchen werden durch Schlägel, auch Mallets genannt, angeschlagen. Diese bestehen aus einem Stiel aus Holz und einem kleinen Kopf aus Holz oder Kunststoff, der meist mit Garn umwickelt ist. Die Eigenschaften der Mallets haben ebenfalls einen Einfluss auf den Klang. Härtere und leichtere Köpfe produzieren einen obertonreichen, helleren Klang. Weichere und schwerere Köpfe haben länger Kontakt mit den Plättchen, dämpfen die Obertöne und führen zu einem dunkleren, runderen Klang.
Abbildung 2 zeigt auch, dass das Holzplättchen auf einem Hohlraum befestigt ist, der als Resonator dient. Sehr häufig sind Xylophone und Marimbas mit Resonatoren unterschiedlicher Länge ausgestattet. Diese sind auf die Grundfrequenz der Stäbchen abgestimmt. Da sowohl die Plättchen als auch die Resonatoren harmonische Obertöne aufweisen, verstärken diese auch Obertöne und bewirken damit einen tragfähigen, gut abgestimmten Klang, der manchen wie ein hölzernes Gelächter vorkommt.
Leopold Mathelitsch und Ivo Verovnik
