Lingualpfeifen (Zungenpfeifen) kommen in der Orgel seltener vor als Lippenpfeifen. Dennoch stellen sie eine wichtige klangliche Bereicherung dar und verleihen dem Orgelklang durch ihre charakteristischen Klangfarben eine besondere Vielfalt. Ihre Entwicklung reicht bis in die Renaissance zurück und führte zu einer großen Zahl unterschiedlicher Bauformen und Register. Im Folgenden werden zunächst die historische Entwicklung und die verschiedenen Arten von Zungenpfeifen betrachtet. Anschließend stehen der Aufbau und die Funktionsweise der aufschlagenden Lingualpfeife sowie der Einfluss des Resonators auf Tonhöhe und Klangfarbe im Mittelpunkt. 

Geschichte

Aufschlagende Zungen

Die Entwicklung der aufschlagenden Zungenpfeifen wird um 1500 angesetzt. Zunächst traten sie als eigenständiges Instrument, das Regal, in Erscheinung. Die frühen Zungenstimmen in Großorgeln waren häufig als Integration eines Regals ausgeführt: Sie befanden sich auf einem Nebenmanual, das ausschließlich eine Zungenstimme besaß.

Im süddeutschen Sprachraum wurden im 16. Jahrhundert zahlreiche neue Zungenregister entwickelt, darunter Regal, Rauschpfeife, Zink, Krummhorn, Trompete, Schalmei und Posaune. Dennoch wurden Zungenstimmen im süddeutschen Orgelbau vergleichsweise zurückhaltend disponiert. Eine größere Bedeutung erlangten sie dagegen in anderen europäischen Orgellandschaften, insbesondere in Norddeutschland, Spanien und Frankreich.

Die frühen Zungenregister besaßen überwiegend kurze Resonatoren. Noch im 16. Jahrhundert entstanden in den Niederlanden die ersten Trompetenregister mit vollbecherigen Resonatoren.

In niederländischen sowie nord- und mitteldeutschen Orgeln wurden Trompeten- und Flötenregister häufig gemeinsam im Oberwerk disponiert, wo sie als Solostimmen eingesetzt werden konnten. Die Zungenstimmen im Pedal dienten dagegen zur klanglichen Stützung des Plenums.

Um 1530 entwickelte sich im flämischen Orgelbau das Cornet, eine aus mehreren Flötenregistern zusammengesetzte Klanggruppe. Die ursprüngliche Bezeichnung dieses Registers war Nachthorn, ein Synonym für Nachtwächterhorn. Das Cornet wurde häufig mit Trompetenregistern kombiniert, um deren Klang insbesondere in der hohen Lage zu verstärken. Eine solche Registrierung ist charakteristisch für den französischen Orgelbau und bildet die Grundlage des Grand Jeu. 

Auch im spanischen Orgelbau besitzen Zungenstimmen eine zentrale Bedeutung. Sie werden häufig als Soloregister eingesetzt und dienen dabei unter anderem der Imitation von Blasinstrumenten. Der niederländische Orgelbau übte auf die Entwicklung des spanischen Orgelbaus einen erheblichen Einfluss aus. Dies steht auch im Zusammenhang mit der politischen Zugehörigkeit der Niederlande zum Habsburgerreich und ihrer späteren Eingliederung in die spanische Monarchie. Eine charakteristische Besonderheit des spanischen Orgelbaus sind die en chamade angeordneten Trompetenregister, deren Resonatoren horizontal aus dem Pfeifenwerk herausragen.

Durchschlagende Zungen

Die durchschlagende Zungenpfeife wurde im 18. Jahrhundert entwickelt und erlangte insbesondere im deutsch-romantischen Orgelbau große Bedeutung. Ihr Klang ist im Allgemeinen weicher und obertonärmer als derjenige aufschlagender Zungenpfeifen.

Bei den durchschlagenden Zungenpfeifen lassen sich grundsätzlich zwei Bauformen unterscheiden: Klarinettenregister besitzen, ähnlich wie aufschlagende Zungenpfeifen, einen Resonator beziehungsweise Becher. Ein typisches Register dieser Bauart ist die Klarinette. Register wie Oboe, Fagott und Vox humana können sowohl mit aufschlagenden als auch mit durchschlagenden Zungen ausgeführt werden.

Harmoniumzungen besitzen dagegen keinen klassischen Resonator. Sie arbeiten nach demselben physikalischen Prinzip wie die Zungen des Harmoniums. Solche Register können entweder ohne Resonanzkörper oder mit kleinen hölzernen Resonanzkästchen ausgeführt sein. Typische Beispiele sind Aeoline, Physharmonika und Serpent.

Harmoniumregister wurden häufig mit einem Windschweller kombiniert. Dabei wird die Lautstärke durch die Veränderung der Windzufuhr geregelt. Der Windschweller wurde von Abbé Vogler entwickelt. Seine Funktionsweise setzt durchschlagende Zungen voraus, da deren Tonhöhe im Vergleich zu aufschlagenden Zungen wesentlich weniger von der Winddruckänderung beeinflusst wird. Die Möglichkeit einer differenzierten dynamischen Steuerung machte diese Register für den romantischen Orgelbau besonders attraktiv. Bei kleineren Orgeln spielte zudem der geringe Platzbedarf der Harmoniumregister eine Rolle.

Ein Nachteil der durchschlagenden Zungen liegt darin, dass sich ihre Tonhöhe nur in geringem Maß mit der Temperatur verändert. Dadurch können sich gegenüber den übrigen, stärker temperaturabhängigen Pfeifen des Orgelwerks erhebliche Stimmungsdifferenzen ergeben. Die durchschlagenden Zungen müssen daher häufig an die Stimmung des übrigen Pfeifenwerks angepasst werden.

Mit der technischen Weiterentwicklung des Jalousieschwellers verlor der Windschweller und damit auch die Verwendung von Harmoniumregistern im Orgelbau an Bedeutung. Der Jalousieschweller ermöglicht die dynamische Regulierung des Gesamtklangs unabhängig von der verwendeten Pfeifenbauart. Die Aeoline wurde im weiteren Verlauf zunehmend durch eng mensurierte Labialregister ersetzt.

Die durchschlagenden Klarinettenregister blieben dagegen in großen deutsch-romantischen Orgeln länger verbreitet. In ihrem klanglichen und stimmtechnischen Verhalten weisen sie größere Ähnlichkeiten mit den aufschlagenden Zungenpfeifen auf. 

Im französischen Orgelbau konnten sich durchschlagende Zungen dagegen nicht etablieren. In größeren Kirchen wurden im Chorraum teilweise Harmonien aufgestellt, die für Zwischenspiele der Choräle verwendet wurden, während längere musikalische Abschnitte von der Orgel auf der Empore ausgeführt wurden. Dies machte den Einsatz von zwei Organisten erforderlich.

Die folgenden Abschnitte behandeln ausschließlich aufschlagende Zungenpfeifen. 

Aufbau der Lingualpfeife

Eine aufschlagende Lingualpfeife besteht im Wesentlichen aus folgenden Bauteilen:

• Becher: der akustisch wirksame Resonator, der die Klangfarbe und das Obertonspektrum der Zungenpfeife wesentlich bestimmt.
• Nuss: das Verbindungselement zwischen Stiefel und Becher.
• Kehle: ein kleines Metallrohr, über das der Wind aus dem Stiefel in den Becher gelangt.
• Zunge: ein elastisches Metallblättchen, das an der Kehle befestigt ist und über deren Öffnung schwingt.
• Stiefel: der untere Teil der Pfeife, über den der Wind in die Pfeife eintritt.

Funktionsweise der aufschlagenden Zunge

Der Wind strömt durch den Stiefel in die Pfeife. Zwischen Stiefel und Kehle befindet sich eine schmale Öffnung, über der die Zunge angeordnet ist. Da die Zunge in ihrer Ruhelage von der Kehle absteht (Aufwurf der Zunge), ist die Öffnung zunächst nicht vollständig verschlossen.

Die Öffnung bildet einen Strömungswiderstand, durch den sich der Winddruck im Stiefel erhöht. Der steigende Druck bewegt die Zunge in Richtung Kehle, bis sie die Öffnung weitgehend verschließt und den Luftstrom vorübergehend unterbricht.

Aufgrund ihrer Elastizität besitzt die Zunge eine Rückstellkraft, die mit zunehmender Auslenkung zunimmt. Die akustische Rückkopplung mit dem Resonator unterstützt die periodische Bewegung der Zunge und sorgt dafür, dass sie nach dem Verschließen der Öffnung wieder zurückschwingt.

Sobald die Zunge von der Kehle abhebt, öffnet sich die Strömungsöffnung erneut. Wind kann in den Resonator eintreten, wodurch sich der Druck im Stiefel wieder verändert. Die Zunge wird erneut ausgelenkt und der Vorgang beginnt von vorn.

Die Zunge arbeitet somit als selbstschwingender Strömungsunterbrecher. Ihre Schwingungsfrequenz bestimmt zusammen mit den akustischen Eigenschaften des Resonators die wahrgenommene Tonhöhe und die charakteristische Klangfarbe der Lingualpfeife.

Tonhöhe und Klangfarbe

Die Grundfrequenz einer Zungenpfeife wird maßgeblich durch die Eigenfrequenz der Zunge bestimmt. Diese hängt insbesondere von deren Länge, Breite, Dicke und Material sowie von der Befestigung und der Masse der Zunge ab. Die Stimmung erfolgt bei klassischen aufschlagenden Zungenpfeifen in der Regel durch Veränderung der wirksamen Zungenlänge, beispielsweise mithilfe eines Stimmkrückens.

Im Vergleich zu Labialpfeifen besitzen Lingualpfeifen typischerweise ein deutlich obertonreicheres und komplexeres Spektrum. Die konkrete Klangfarbe wird jedoch nicht allein durch die Zunge bestimmt. Einen wesentlichen Einfluss besitzt auch der Resonator (Becher).

Der Becher

Der Resonator beeinflusst das Obertonspektrum und damit die Klangfarbe einer Zungenpfeife wesentlich. Seine Länge, Form, Weite und konstruktive Ausführung bestimmen, wie stark die einzelnen Frequenzanteile des von der Zunge erzeugten Signals akustisch verstärkt werden.

Zur Untersuchung dieser Wechselwirkung kann das Impedanzspektrum des Resonators betrachtet werden. Die akustische Eingangsimpedanz eines Rohres ist das Verhältnis von Schalldruck zu Volumenschnelle:

Za = p / u

mit dem Schalldruck (p) und der Volumenschnelle (u). Wird die Volumenschnelle als Produkt aus Schallschnelle (y) und Querschnittsfläche (S) beschrieben, ergibt sich:

Za = p / (y∙S)

Das Impedanzspektrum zeigt die frequenzabhängige akustische Impedanz am Eingang des Resonators. Ausgeprägte und schmale Resonanzmaxima weisen auf eine starke akustische Resonanz hin. Trifft die Eigenfrequenz der Zunge auf eine solche Resonanz des Resonators, kann die Tonerzeugung besonders stabil und klanglich ausgeprägt sein.

Lingualpfeifen lassen sich unter anderem nach der Länge und Form ihrer Resonatoren klassifizieren. Wichtige Kategorien sind kurzbechrige und vollbechrige sowie zylindrische und trichterförmige Resonatoren.

Zylindrische Becher

Bei zylindrischen Resonatoren entstehen stehende Wellen, deren akustisches Verhalten demjenigen gedackter Labialpfeifen ähnelt (mit geschlossenem Ende an der Kehle). Bei einem einseitig geschlossenen Resonator liegen die Resonanzfrequenzen bei etwa den ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz.

Typische Register mit annähernd zylindrischen Resonatoren sind Krummhorn und Dulzian. 

Trichterförmige BEcher

Trichterförmige Resonatoren besitzen einen sich nach oben erweiternden Querschnitt und können näherungsweise als Kegelstümpfe beschrieben werden. Ihr akustisches Verhalten liegt zwischen demjenigen zylindrischer und kegelförmiger Resonatoren.

Die Resonanzfrequenzen liegen dabei nicht auf ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz, sondern etwas höher. Das resultierende Obertonspektrum weicht daher von der idealisierten harmonischen Obertonreihe ab.

Zu den Registern mit trichterförmigen Resonatoren zählen unter anderem Trompete, Posaune und Oboe. Bei der Oboe ist der Resonator am oberen Ende durch einen Abschluss beziehungsweise Dämpfer begrenzt, der seitliche Öffnungen besitzt. 

Die Resonatoren werden häufig etwas länger ausgeführt, als es sich aus einer idealisierten akustischen Berechnung ergeben würde. Dadurch kann sich das Ansprechverhalten und die klangliche Balance des Registers verändern. Insbesondere kann der Klang als voller und weniger scharf wahrgenommen werden. Beim Waldhorn kann der Resonator deutlich über die idealisierte akustische Länge hinaus verlängert sein. 

Bei der Trompette harmonique werden die Resonatoren der hohen Register mit doppelter Länge ausgeführt, um auch in der hohen Lage ein ausreichendes Klangvolumen und eine tragfähige Klangfarbe zu gewährleisten.

Kurzbechrige Zungen

Bei kurzbechrigen Zungen ist der Resonator im Verhältnis zur akustischen Wellenlänge sehr kurz. Er kann weniger als ein Viertel der Wellenlänge entsprechen (1/4-, 1/8- oder 1/16-Länge). 

Typische Beispiele sind Regal und Vox humana. Aufgrund des kurzen Resonators treten die höheren Frequenzanteile besonders stark hervor. Der Klang wird daher häufig als scharf, rau, scharrend oder ausgesprochen obertonreich charakterisiert.

Die Resonatoren können in unterschiedlichen Formen ausgeführt sein. Neben zylindrischen und trichterförmigen Bechern gibt es beispielsweise solche mit Dämpfern, Doppelkegel, Röhrchen oder Trichtern. Durch diese konstruktiven Maßnahmen lässt sich das Obertonspektrum gezielt beeinflussen und eine große Vielfalt charakteristischer Zungenklänge erzeugen.