Der Sound einer Gitarre

Jedes Musikinstrument, das Töne erzeugt, produziert einen Sinus-Grundton und dazugehörige Oberwellen. Diese Oberwellen (Vielfache der Grundfrequenz oder Oberschwingungen) bestimmen die Klangfarbe eines Tones. Dies trifft auch auf die E-Gitarre zu. Eine Gitarrensaite erzeugt einen Grundton und - bedingt durch die Bauart der Gitarre - eine unterschiedliche Reihe von Oberwellen. Nehmen wir einen Grundton von 500 Hz (keine Saite auf der Gitarre erzeugt normalerweise 500 Hz, aber der Einfachheit halber nehmen wir diesen Wert), so ist die erste Oberwelle eine Sinuswelle von 1 kHz. Weitere Oberwellen sind 1,5kHz, 2 kHz, 2,5kHz usw.
Wären diese Oberwellen nicht vorhanden, so gäbe es keinen Klang , sondern nur einen faden Sinuston, der recht "dünn" klingen würde.
Durch Verstärkerstufen können jetzt zusätzliche Oberwellen entstehen, die sich aus technischen Bedingungen der Bauelemente Röhre/Transistor ergeben (sogennante Nichtlinearitäten in den Verstärker-Kennlinien). Dies sind nichtlnineare Verzerrungen der Bauelemente. Dadurch wird der Klang des Ursprungssignals verändert.

Was der Gitarrist als Sound bezeichnet, sind technisch betrachtet die Verzerrungen eines Tones durch Gitarrenbauart und Verstärker.

Der Sound einer Röhrenstufe

Gitarren-Verstärker werden normalerweise leicht oder total übersteuert betrieben. Selbst der Clean-Sound sollte nicht ganz ohne Verzerrung vonstatten gehen (was Leo Fender bei seinen Verstärkern sicherlich immer versucht hat zu verhindern). Das Ohr empfindet den Clean-Sound aber noch als klar, sauber und voll. Der Klirrfaktor ist aber gegenüber dem Transistor-Verstärker bereits relativ hoch. Mit wachsender Aussteuerung steigt der Klirrfaktor stetig an (die Nichtlinearitäten einer Röhrenstufe werden immer dominanter).

Der Klirrfaktor der Röhrenstufe steigt mit steigender Lautstärker stetig an. Das dabei entstehende Sinussignal wird "verrundet" (Klirrfaktor) und klingt laut und voll. Dies ist das typische Verhalten eines Röhrenverstärkers und wird als "weiche Übersteuerung" bezeichnet.

Der Röhrenverstärker klingt auch im übersteuerten Betrieb (Verzerrung / Distortion) noch gut.

Der Sound eines Transistorverstärkers

(Einfache Erklärung)

Bedingt durch die sehr linearen Kennlinien eines Transistors und den großen Verstärkungsfaktoren der einzelnen Stufen kann stark gegengekoppelt werden. Dies unterstützt die Linearität des gesamten Verstärkers. Das Sinus-Signal bleibt so erhalten, wie es in den Verstärker eingespeist worden ist und enthält prakatisch keine zusätzlichen Oberwellen. Dadurch klingt es "dünn" und nicht so laut wie der Röhrenverstärker. Ideal für die HiFi-Technik! Erst am Ende der Leistungsgrenze steigt die Nichtlinearität schlagartig an. Dies liegt daran, dass das die Größe des Sinussignal durch die verfügbare Speisespannung begrenzt wird. Das führt zu einem trapez-förmigen oder rechteckähnlichen Signal. Der Sound wird dadurch im übersteuerten Bereich kratzig, weil die Anteile von höherwertigen Oberwellen zu groß werden.
Für einen Gitarrenverstärker ist dieses Verhalten aber nicht von Vorteil.