Človeko uho kot čist zvok zaznava šibka zvočna nihanja. Kladivce,
nakovalce in stremence v srednjem ušesu nihanja prenašajo kot nepopačeno
sinusno krivuljo od bobniča do ovalnega okenca proti notranjemu ušesu.
Pri višjih amplitudah (močnejšem zvoku) pa prihaja do nelinearnih
popačenj, ki poleg osnovnih in alikvotnih tonov povzročajo še tone, ki
jih imenujemo diferenčni toni. Diferenčni toni se pojavljajo v nizih ali
redovih. Pozorno uho zazna
diferenčne tone prvega reda, ob veliki
pozornosti morda še drugega reda. Njihovo praktično uporabo pri
uglaševanju dveh strun pri violini je opisal Pirančan Giuseppe Tartini
že leta 1714, za njim pa so teoretične in praktične izpeljave dognali še
nekateri organisti in fiziki-akustiki Sorge, Romieu, Young, Vogel in
Helmholtz.
Teoretično gre za utripanje frekvenc dveh piščali. Za primer vzemimo dve
piščali, ki sta uglašeni v čisti kvinti, na primer v frekvencah 200 Hz
(f1) in 300 Hz (f2). Ob hkratnem zvenu povzročata diferenčni ton prvega
reda:
f2 - f1 = 100 Hz
in diferenčni ton drugega reda
2 f1 - f2 = 100 Hz,
torej ton, ki ga slišimo kot eno oktavo nižjega od 200 Hz. Ta pojav
izkoriščajo nekateri orglarji pri izdelavi pedalnega piščalja, kadar
hočejo varčevati z materialom ali prostorom oziroma imajo težave s
količino zraka. Najnižje piščali 16 čeveljskega registra pri tem
zamenjajo s po dvema manjšima. Pri tem na primer na mestu 16
čeveljskega, torej skoraj 5 m dolgega C1 namestijo dve piščali: 8
čeveljski, oziroma v resnici 4 čevelje dolg pokriti C (65,4 Hz) in
ustrezno kvinto G (98 Hz). Ob hkratnem zvoku dajeta ta dva tona
diferenčni ton s frekvenco 32,6 Hz, to je ton C1, ki ga imenujemo
akustični bas. Pojav je slišen tudi pri dobro uglašenih orglah, če
hkrati odpremo dva ločena registra v kvinti, na primer Principalbas 8'
in Kvintbas 5 1/3'.
Drug pojav pri diferenčni tonih je nihanje ali tako imenovani naravni
tremolo. Če enega od osnovnih tonov piščali iz prejšnjega primera
uglasimo v rahlo višji frekvenci (f2 = 302 Hz), dobimo spet dva
diferenčna tona, in sicer:
f2 - f1 = 98 Hz
in diferenčni ton drugega reda
2 f1 - f2 = 102 Hz.
Med njima se pojavi ušesu zaznavno utripanje 4 krat na sekundo:
fd = 102 Hz - 98 Hz = 4 Hz,
Izdelovalci orgel takšna utripanja uporabljajo za značilne zvene
nekaterih registrov, na primer kornet, cimbale, vox humana in podobne.