Eine der Eigenschaften der Wahrnehmung musikalischer Töne, Grundlage von deren Charakterisierung. K.n erzeugen Ausdruck, also dasjenige an Wahrnehmungsinhalten, was durch unmittelbare Wirkung gefühlsmäßige Stellungnahmen und Beurteilungen auslöst und dadurch den wahrgenommenen Klängen und Geräuschen Eigenschaften zuschreibt, die akustisch nicht vorgegeben sind. „Die Eigenschaften, welche man unter dem Begriff und Namen der K. zusammenfasst, bilden eine so bunte Menge, dass man beim Überblick schier verzweifeln muss, sie wirklich unter einen Begriff zu bringen“ (Stumpf 1890). C. Stumpf nennt Beispiele für solche Eigenschaften, die leicht aus der Alltagssprache auf etliche hundert Eigenschaftswörter, Verben und Substantiva „zur K. gehörend“ erweitert werden können.

Nach Helmholtz (1863) hängt die musikalische K. im engeren Sinn zunächst von der Anzahl und der Stärke der Teiltöne eines Klanges ab, d. h. von der Wellenform der Luftschwingungen. Helmholtz konnte erstmals mit Hilfe von Resonatoren das Vorhandensein von einzelnen Teiltönen systematisch analysieren und belegte damit experimentell, dass verschiedene Musikinstrumentenklänge gänzlich verschiedene Frequenzspektren haben:

Einfache Töne (Sinustöne) klingen weich und angenehm, ohne Rauigkeit aber wenig kräftig und in der Tiefe dumpf. Beispiele dafür sind Stimmgabeln mit Resonanzröhren, weite gedackte Orgelpfeifen, leise hohe Flötentöne. Auch in der hohen Lage haben Sinustöne keine besondere Schärfe.

Klänge mit unharmonischen Teiltönen zählt Helmholtz streng genommen – im Unterschied zu heute – nicht zur musikalischen K., sie kommen nach seiner Meinung auch nur ausnahmsweise in der Musik vor. In den meisten Fällen ist bei unharmonischen Klängen der Haupt- oder Grundton der stärkste Teilton, sodass die nichtharmonischen Nebentöne bis auf helles unharmonisches Klingen praktisch vernachlässigbar wären. Auch klingen die hohen Töne sehr rasch ab, während der Grundton längere Zeit stehen bleibt. Helmholtz bezieht sich bei der Beschreibung von unharmonischen Klängen auf Stäbe, Glocken und Membranen.

Klänge, die ca. 6 Teiltöne (aufsteigend vom Grundton) haben, sind klangvoll, prächtig, wohlklingend und weich, solange höhere Teiltöne fehlen. Beispiele dafür sind offene Orgelpfeifen oder das Horn.

Enthält ein Klang nur ungeradzahlige Teiltöne, so hat er einen hohlen, näselnden Charakter, z. B. enge gedackte Orgelpfeifen und Klarinetten.

Der Klang wird scharf und rau, wenn die Obertöne über den 6. bis 7. Teilton hinausgehen und kräftig sind. Beispiele dafür sind die Streichinstrumente, aber auch die Oboe; anhaltende Töne wirken voll und glatt, intermittierende rau und kratzend.

Helmholtz unterscheidet also zwischen musikalischer K. im engeren Sinn, die er vorläufig nur auf die Charakteristika des stationären Klanges bezieht, und gewissen charakteristischen Eigentümlichkeiten des Klanges, wie Ein- und Ausschwingvorgängen (Attack, Decay und Sustain, ADS). Zu den Letzteren gehört die Art, wie ein Instrumentalklang beginnt und wieder aufhört (oder wie er mit dem nächsten überlappt), sowie die Variationen in den stationären, quasistationären und nichtstationären Teilen eines Klanges. Saitenistrumente wie Violoncello, Kontrabass usw. haben im Vergleich zu Blasinstrumenten (Englisch Horn, Posaune, Trompete) wesentlich längere Einschwingvorgänge. Schlaginstrumente (z. B. Pauke) haben extrem kurze Einschwingzeiten. Zu den Klangcharakteristika zählen ferner begleitende Blase-, Streich- und Anschlaggeräusche, die zeitvariant die Eigenart eines Klanges beeinflussen. Die Klänge unserer Musikinstrumente enthalten praktisch alle genannten Charakteristika entweder bereits im Grundklang infolge der Klangentstehung im Instrument selbst (Klavier usw.) oder aufgrund ausgewählter Spieltechniken (z. B. Pizzicato usw.).

Stumpf (1926) bezeichnet die Klangmerkmale, die sich auf die Teiltonstruktur beziehen, als innere, jene, die mit Begleitgeräuschen, Ansatz und Verlauf der Klänge verbunden sind, als äußere Merkmale der K. Seine bekannten Versuche belegen die Urteils(un)sicherheit des Wiedererkennens von Instrumentalklängen (1910), bei denen bloß das etwa 2 Sekunden lange Mittelstück der Klänge, also die inneren Merkmale dargeboten wurden. Verwechslungen gab es in unterschiedlichem Ausmaß bei Flöte, Fagott, Posaune, Oboe, Klarinette, Tenorhorn, Waldhorn, Trompete, Kornett, Violine, Cello und Resonanzstimmgabel. Im Erkennen von Instrumenten aus der reinen Klangstruktur bestehen große interindividuelle Unterschiede, auch bei musikalischen und geübten Hörern. „Unerwartete Ratlosigkeit“, auch die vertrautesten Klänge zu erkennen, trat auf; jedenfalls waren die Instrumentalklänge schwerer zu erkennen als vergleichbar dargebotene Vokalklänge.

Nach Helmholtz müssten Klänge mit gleicher Zusammensetzung von Partialtönen auch dieselbe K. haben. Wie wir heute wissen, stimmt diese Aussage nur zum Teil. Helmholtz glaubte an das stark einzuschränkende Ohmsche Akustische Gesetz, wonach nur jene Tonhöhen gehört werden können, die auch physikalisch vorhanden sind, und kannte die Wirkung von Verdeckung (Maskierung) nicht. Der Satz ist zu korrigieren: Klänge mit gleicher K. müssen immer dieselbe Kombination von hörbaren Partialtönen haben, um denselben Ausdruck zu erzeugen. Dennoch, im Prinzip ist die Helmholtz-Stumpfsche Darstellung der K.n-Problematik mit Ergänzungen heute noch gültig, wobei moderne Ansätze den zeitlichen Verlauf der Klänge stärker betonen.

Zeitvariante akustische Signale lassen sich, wie beschrieben, nur z. T. in der Form einzelner Amplitudenspektren (die inneren Klangmerkmale) adäquat behandeln. Neue Techniken in der Klanganalyse zerlegen die Klänge in unabhängige Komponenten (Independent Component Analysis, ICA) und verfolgen deren Ausprägung über die Zeit. Die Summe der Komponenten ergibt wieder den Originalklang. Dieser technischen Analyse steht in der Klangwahrnehmung das Phänomen der Auditory Stream Segregation gegenüber, wobei die Analogie der Additivität von einzelnen „Streams“ nicht zwingend gegeben ist. Beide Ansätze erfassen die Dynamik der Klangentwicklung wesentlich genauer, als es durch die Betrachtung quasistationärer Teile von Klängen geschehen kann.

Auf semantisch-emotionaler Ebene eröffnet die K. praktisch unbegrenzte Variationsmöglichkeiten, wenn der musikalische und soziokulturelle Kontext miteinbezogen wird. Zahlreiche Autoren haben sich um die Beschreibung der K. und ihrer Wirkungen bemüht und die verschiedensten semantischen „Räume“ gebildet. Während bei den psychoakustischen Größen Tonhöhe (engl. pitch) und Lautheit die Beziehung zur Schallquelle wenigstens zu einem Teil mit Hilfe der physikalischen Reizgrößen wie Frequenz und Amplitude über psychophysische Funktionen hergestellt werden kann, ist die K. von vornherein in komplexer Wechselwirkung durch mehrere Dimensionen bestimmt. Diese Tatsache führt, dem Zweck der allgemeinen Anwendbarkeit entsprechend, zu einer formalen Definition der K.: Sie ist jene Eigenschaft einer auditiven Empfindung, wonach ein Zuhörer zwei verschiedene, in gleicher Weise dargebotene Schalle, die dieselbe Lautheit und dieselbe Tonhöhe hervorrufen, als unterschiedlich beurteilt.

Die K. hängt in erster Linie vom Spektrum des Signals ab, von der Wellenform (dem Schalldruck), der Lage der Frequenzen im Spektrum und von den zeitlichen Charakteristika des Klanges (nach: American National Standards Institute ANSI, S3.20-1995). Die K. ist neben Tonhöhe, Lautstärke und anderen Eigenschaften ein Merkmal der Hörempfindung, das sich mehrdimensional auf verschiedenen Skalen ausdrücken lässt, z. B. hell-dunkel oder scharf-dumpf, spitz-rund, ratternd-glatt usw. Die K. beschreibt den Unterschied zwischen einem Geigenklang, einem Flötenklang und einem Klavierklang, wenn alle drei dieselbe Tönhöhe und dieselbe Lautheit haben. K. bestimmt auch die Qualität unserer stimmhaften Laute: ob ein /a/, /e/, /i/, /o/ oder /u/ gesprochen wird, hängt von der jeweiligen Einstellung der Resonanzen des Vokaltraktes ab. Unter der Annahme, dass alle Vokale gleich laut und mit derselben Tonhöhe gesprochen werden, ist der verbleibende Unterschied die K.

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