Entropy Tuner - Erfahrungen?

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klimpano

Guest
Hat jemand aus dem Forum evtl. bereits Erfahrungen mit dem Entropy Tuner gemacht?

-> http://piano-tuner.org/de/

Auf Basis der statistischen Physik wurde eine Beobachtung in ein Stimmprogramm überführt.
Das scheint bisweilen recht ordentlich zu funktionieren und hat mit den üblichen Techniken rein gar nichts gemeinsam.
 
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jensen1

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Ich hatte die erste Version mal probiert. Diese hatte ein paar Probleme. Eins betraf die Anzeige. Die Anzeige war nicht so stabil, dass sie eine ganz exakte Festlegung der Tonhöhe gestattete. Dies ist jedoch inzwischen durch eine Stroboskop-Anzeige verbessert worden. Jedoch glaube ich, dass es am besten wäre, Stroboskop und Peak zu kombinieren, denn insbesondere bei den hohen Diskanttönen ist ein Stroboskop wegen der kurzen Sustainphase nur von begrenztem Nutzen.

Die erzeugte Stimmung auf meinem Flügel war gut, jedoch nicht spektakulär besser als mit anderen Methoden erzeugte Stimmungen. Insbesondere waren in der Temperatur die Schwebungszahlen aufsteigender Intervalle nicht ganz gleichmäßig aufsteigend, wobei nicht klar ist, ob dies am eigentlichen Algorithmus liegt, oder an der zu ungenauen Anzeige. Das geht mit anderen Verfahren besser.

Ich werde die Software auf jeden Fall nochmal testen, wobei die Königsdisziplin und auch der Gradmesser für eine gelungene Softwarelösung ja ein Kleinklavier und nicht ein relativ ausgewogener Flügel ist.


und hat mit den üblichen Techniken rein gar nichts gemeinsam.

Das stimmt nicht so ganz. Klavier stimmen ist ja im Prinzip "Ordnung schaffen". Es gibt Klavierstimmer, die nur verhältnismäßig wenig über die Stimmtheorie wissen und trotzdem sehr gut stimmen können. Sie arbeiten nach Gehör und stimmen auf eine bestimmte klangliche Qualität hin. Ohne dass sie die exakten Schwebungszahlen notwendigerweise benennen können müssen, werden in der Mittellage die Intervalle "auf einen bestimmten Klang" hin austemperiert, der quasi in der Erinnerung abgespeichert ist und als richtig erkannt wird, wenn er auftritt. So kann eine saubere Temperatur entstehen und auch die Oktaven nach außen werden dann so gestimmt, dass es "am reinsten" klingt, wobei auch eine gehörmäßig als optimal erlernte Qualität angestrebt wird. Das Resultat ist ein harmonisch klingendes Instrument, in dem - bildlich gesprochen - Ordnung herrscht, insofern, als dass möglichst viele Obertonpaare im Einklang sind. Nichts anderes macht der Entropie-Optimierer. Er bildet also im Grunde das Verhalten eines intuitiv arbeitenden Stimmers mit dem einfachst-möglichen Algorithmus nach. Die Idee ist schlicht genial!

Es ist gar nicht so einfach, eine gute Stimmsoftware zu schreiben (ich versuche mich selbst seit einiger Zeit daran). Die Messgenauigkeit ist kein Problem, eine gute Anzeige - mit Stroboskop und Peak-Anzeige - ist auch nicht kompliziert. Schwierig ist es, ein Modell zu finden, welches das Klavier so abbildet, dass die Erwartungen mit der Realität überein stimmen. Daher arbeitet der Entropy-Tuner auch nicht mit einem Modell, sondern nimmt Samples von jedem Ton, bevor er rechnen kann.

Wenn man das Gerät aber mit verschiedenen Klavieren nutzen möchte, ist das eher nachteilig. Insofern ist der Ansatz zwar sehr interessant, jedoch nicht ganz praxistauglich - zumindest für Klavierstimmer, die mit ständig anderen Instrumenten zu tun haben - 20 bis 25 Minuten Samples aufnehmen ist zu viel vertane Zeit.
 
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klimpano

Guest
Wenn man das Gerät aber mit verschiedenen Klavieren nutzen möchte, ist das eher nachteilig. Insofern ist der Ansatz zwar sehr interessant, jedoch nicht ganz praxistauglich - zumindest für Klavierstimmer, die mit ständig anderen Instrumenten zu tun haben - 20 bis 25 Minuten Samples aufnehmen ist zu viel vertane Zeit.

Alternativ kann der Kunde das reine Ausmessen ja auch selbst durchführen.
Ich wäre sofort dabei, alleine aus Neugier.

Oder aber man stimmt das Klavier ganz normal und nimmt dabei in ET die Töne auf. Dann kann man im zweiten Durchgang das Feintuning betreiben - sofern die Abweichungen nicht so groß sind.

Oder drittens: Man bietet es optional an mit dem Hinweis, dass es aufwendiger ist.
 
Zweitfluegel

Zweitfluegel

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Der Hinweis in diesem Faden hat mich ausreichend neugierig gemacht, um mir das Ganze einmal näher anzuschauen und auf meinen beiden Flügen auszuprobieren.
Ich bin kein Stimmer, stimme aber seit ca. 20 Jahren meine Flügel selbst mit den unterschiedlichsten Methoden und denke dass ich aber in den letzten Jahren so weit gekommen bin, dass sich meine Stimmungen auf meinen Flügeln anhören lassen können, wobei ich immer noch zugeben muss, dass wirklich gute Stimme aus den Instrumenten noch ein bisschen mehr herausholen können. Als mich z.B. vor ein paar Monaten ein Pianist nach der Telefonnummer meines Stimmers gefragt hat hat mich das doch ein wenig stolz gemacht. Ich denke also einschätzen zu können, was das gute Programm leistet. Wenn ich nicht nach Gehör Stimme, dann mit tunelab, was ich derzeit bevorzuge, weil es auf meinen Instrumenten gute Ergebnisse liefert und für mich stressfreier ist, weil das Stimmen weniger Konzentration erfordert.

Die Instrumente sind sicher nicht geeignet, um die Grenzen eines Stimmprogramms auszuloten, weil sie stimmtechnisch keine besonderen Herausforderungen bieten, wie zum Beispiel ein Kleinklavier im Übergang.

Es handelt sich um einen 170cm Flügel "Lyra" der Ersten Productivgenossenschaft, aus den Jahr 1926, der im wesentlichen eine fast exakte Kopie eines Bösendorfer Flügels dieser Größe und Zeit ist. Beim Zweiten Instrument handelt es sich um einen Wendl und Lung 218 Flügel, baugleich mit dem derzeitigen Feur(L)ich 218, das sehr liebevoll von meinem Klavierbauer reguliert und intoniert wurde und auf diese Art zu einem wunderbaren Flügel wurde. (Ich höre schon die Chinaböller Rufe eines unter Zweitnamen sehr aktiven Forummitglieds, bitte ignorieren.)

Das Programm habe ich auf meinem iPad installiert, Anmerkungen zur Software betreffen also diese Version.

Zunächst habe ich mich am größeren Flügel versucht. Den Hinweis, ein hochwertiges Kondensatormikrofon zu verwenden habe ich zunächst ignoriert und es mit dem eingebauten Mikrofon des iPads versucht. Das Problem dabei ist, dass das iPad alle Frequenzen unter 100 Hz herausfiltert, das heißt von den Basstönen die Grundtöne und auch die tieferen Obertöne fehlen. Das Vermessen des Instruments (alle Töne müssen vermessen werden) dauerte etwa 20 min. Es zeigte sich ein sehr gleichmäßiger Verlauf der Inharmonizität, ohne Sprünge oder Ausreißer.

IMG_0749.jpg

Das Berechnen der Stimmkurve dauerte ziemlich lange. Was dabei herauskam war eine Stimmkurve wie aus dem Lehrbuch nur etwas "unruhig". Ich weiss nicht wie ich es besser beschreiben soll, am einfachsten Bild ansehen. Für meinen Geschmack ein wenig stark gespreizt, aber durchaus in einem vernünftigen Bereich - aber wesentlich stärker gespreizt als ichfach Gehör stimmen würd - oder es von tunelab in den von mir verwendeten (weitgehend Standard) Einstellungen berechnet wird.
IMG_0750.jpg

Die Stimmung selbst erfolgt über drei Arten: Einerseits werden über eine Stroboskop Anzeige alle relevanten (d.H. gut hörbaren) Obertöne angezeigt. Diese Anzeige kann auch gegen eine Spektrenanzeige getauscht werden, was vor allem im Diskant nützlich ist. Andererseits kann auch ein synthetisierter Ton, der die Klangfarbe des Klaviers aufgrund der Messungen nachgebildet wird in den Kopfhörer eingespielt werden und ähnlich wie bei Chöre rein Stimmen nach Gehör gestimmt werden.
Es ist übrigens auch möglich eine gemessene Stimmung zu kopieren.
Ich hatte immer das Gefühl mit den Anzeigen weniger gut als in tunelab zurecht zu kommen, was aber vielleicht auch Gewohnheitssache ist.

Die Stimmung selbst hat mich vor allem im Bass nicht restlos überzeugt, was dazu geführt hat, dass ich noch einmal einen Durchgang mit externem hochwertigen Mikrofon durchgeführt habe.

IMG_0753.jpg IMG_0754.jpg

Wie man sieht erhält man so einen etwas ruhigeren Verlauf von Stimmkurve und Inharmonizität, wobei sich nicht wahnsinnig viel ändert.

Zu der so erhaltenen Stimmung würde ich sagen, ich wäre bei so manchem professionellen Stimmer froh gewesen, hätte er eine Stimmung in dieser Qualität geliefert, dennoch macht sie mich nicht vollends glücklich. Wie schon von jensen1 erwähnt, gut, aber nicht aussergewöhnlich.

Bei meinem Zweiten Flügel ist die Situation etwas anders, der Verlauf der Inharmonizität ist nicht so ausgeglichen, wie beim großen Flügel. (gemessen ohne externes Mikrofon)
IMG_0751.jpg Man sieht sehr deutlich den Übergang von einzelnen zu doppelten Bassaiten sowie zu den nicht umwickelten Saiten. Wenn man genauer hinsieht kann man auch erraten, wo die Streben liegen.
IMG_0752.jpg Die berechnete Stimmkurve zeigt einen ziemlich brutalen Knick im Bass, der so mehr als eigenartig klingt. Einzelne brutale Ausreisser kann man eigentlich besser nur ignorieren.

Fazit für mich:

Für meine Flügel eignet sich tunelab besser und ist in der Handhabung einfacher. Interessant ist für mich die Messung der Inharmonizität, der Vergleich der beiden Instrumente ist auf jeden Fall interessant. Vielleicht lassen sich so auch Änderungen über einen längeren Zeitraum dokumentieren und so feststellen, wann der Zeitpunkt z.B. für eine Neubesaitung gekommen ist.

Trotz allem war die Beschäftigung damit für mich interessant und Erkenntnisreich
 
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lophiomys

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Eine der Erkenntnisse im Piano Tuner Forum auf pianoworld ist, dass ein gutes Mikrofon ausschlaggebend für ein gutes Ergebnis ist. Frei nach dem Motto "Garbage in, Garbage out." :)
 
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klimpano

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@Zweitfluegel: Das ist ein sehr hilfreicher und ausführlicher Bericht, danke!! :super:
Mein Plan ist immer noch, das auch zu probieren.

Welches Mikro hast Du denn benutzt?
 
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jensen1

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Das Mikrofon spielt bei der spektralen Analyse naturgemäß keine so große Rolle, wenn es nur um die genauen Frequenzen geht, nicht aber um die exakte Lautstärke der einzelnen Teiltöne. Für eine Stimmsoftware ist die Mikrofonqualität eher untergeordnet, so lange die relevanten Teiltöne im Signal enthalten sind. Ein Mikrofon kann zwar nicht linear sein, insofern als dass bestimmte Frequenzanteile lauter oder leiser übertragen werden, an den Frequenzverhältnissen der Teiltöne eines Klanges kann es aber nichts ändern.

Die oben gezeigten Bilder zeigen auch nur ganz geringe Unterschiede zwischen den beiden Mikrofonen. Dieselben geringen Unterschiede erhält man auch, wenn man mit einem eingebauten Mikrofon mehrmals das Instrument vermisst. Das hat etwas mit der Art zu tun, wie man spektrale Signale analysiert. Um heraus zu finden, welche Frequenzanteile im Signal sind, macht man eine Fourier-Transformation und hüpft quasi mit einem festgelegten Abstand durch den zeitlichen Verlauf des Signals. Für jeden Analysepunkt erhält man eine Messung, aus der man mit den bekannten Formeln die Inharmonizität berechnen kann. Wenn man dies tut, so wird man merken, dass die Werte innerhalb eines Tones etwas wandern. Das hat etwas damit zu tun, dass der Ton in seinem Verlauf nicht ganz statisch ist, sondern in den unterschiedlichen Phasen sich das Klangspektrum etwas bewegt. Nun muss man sich entscheiden, wie man die Messungen interpretiert. Man kann den Mittelwert bilden, oder eine Gewichtung vornehmen, wenn es im Signal eine Tendenz gibt. Je nachdem fällt dann das Analyseergebnis aus. Dieses "Wabern" des Tones kann schon komplett anders sein, wenn man nochmal neu anschlägt. Aus diesem Grund erhält man nie zweimal dasselbe Messergebnis.

Das ist übrigens auch bei TuneLab so. Auch dort sind die Werte für die Inharmonizität jeweils unterschiedlich, wenn man ein und denselben Ton mehrmals misst.

Ich mache ja seit einiger Zeit selbst Experimente, wie man einen guten Stimmalgorithmus implementieren kann und die Gewinnung möglichst realistischer Inharmonizitäts-Messungen ist eine Schwierigkeit, die es zu lösen gilt. Der beste Algorithmus für die Stimmung nützt nichts, wenn er auf falschen Annahmen beruht.

@ Zweitflügel:

Welche Standardeinstellungen nimmst du für die Oktaven in Tunelab, weil du schreibst, dass du die hier in den Bildern gezeigten Beispiele relativ stark gestreckt findest? Ich finde die Streckung auf deinen Bildern eigentlich eher moderat, c.a. 30 cent im Diskant, darauf kommt man bei 4:2 Oktaven, über die viele Stimmer deutlich hinaus gehen.
 
Zweitfluegel

Zweitfluegel

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@klimpano ich habe mein Zoom H6 an das iPad als Audio Interface angeschlossen und das mitgelieferte Mikrofon benutzt. Natürlich kann man auch noch ein noch höherwertiges externes Mirko verwenden, den Standort optimieren .... Jeder der schon einmal versucht hat einen Flügel aufzunehmen weiß, dass der Standort des Mikrofons eigentlich einen noch größeren Einfluß auf das Ergebnis hat, als das Mikrofon ( eine gewisse Mindestqualität vorausgesetzt). Das war mir dann aber einfach Zuviel an Aufwand.

@jensen1 Ich verwende in tunelab 6:3 Oktaven im Bass und 4:2 Oktaven im Diskant. Ich komme damit beim 218 er Flügel auf etwa +20 Cent im Diskant und -5 Cent im Bass, also deutlich weniger als beim Entropy Tuner. Eine Stimmung von einem von mir sehr hoch geschätzten Klavierbauer war sogar noch ein wenig weniger stark gespreizt und klang hervorragend.
 
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jensen1

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Dann hat der Flügel offenbar eine sehr niedrige Inharmonizität, wenn du mit +20 cent im Diskant auskommst. Nur die -5 cent im Bass können nicht stimmen. Schau mal nach, ob das Programm im Bass überhaupt den Grundton misst, oder ob die -5 sich auf einen abgehörten Oberton beziehen. Es ist aus technischer Sicht sehr schwierig, solche tiefen Frequenzen präzise in Echtzeit zu messen, daher wird das Programm wahrscheinlich einen Oberton messen und diesen mit -5cent angeben. Aufgrund der Inharmonizität landet man dann beim Grundton bei weitaus höheren Werten, sicher auch mindestens -15 oder -20 cent.

Viele Leute glauben, dass man bei Stimmungen viel manipulieren kann, aber der Bereich ist tatsächlich nur sehr klein, ohne dass man Auffälligkeiten bemerkt. Wenn dein Stimmer mit geringerer Streckung im Bass z.B. auskommt, als TuneLab, dann ist es wahrscheinlich, dass er eher die 4:2 Oktave favorisiert oder einen Kompromiss zwischen 6:3 und 4:2. Gerade bei niedriger Inharmonizität liegen diese beiden Varianten nicht so weit auseinander.

Die Festlegung auf ein Obertonpaar ist neben der geringen Anzahl Samples eigentlich mein Hauptkritikpunkt an TuneLab. Die meisten Stimmer hören - sei es bewusst oder unbewusst - mehrere Obertonpaare und nehmen - intuitiv oder bewusst - eine Abwägung vor, was am reinsten klingt. Stimmt man ein Obertonpaar exakt, ist damit ein anderes Paar stärker verstimmt, als wenn man z.B. einen Kompromiss zwischen beiden stimmen würde. Außerdem finde ich im Bass z.T. das starke Einschwingen der Quinte zwei Oktaven über dem zu stimmenden Basston etwas störend, wenn man auf 6:3 geht. Die prozentuale Gewichtung vom Verituner ist eigentlich eine gute Idee, da sie dem was ein Gehörstimmer macht am nächsten kommt. Leider ist das Verfahren patentiert.
 
Tastenscherge

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Die Festlegung auf ein Obertonpaar ist neben der geringen Anzahl Samples eigentlich mein Hauptkritikpunkt an TuneLab. Die meisten Stimmer hören - sei es bewusst oder unbewusst - mehrere Obertonpaare und nehmen - intuitiv oder bewusst - eine Abwägung vor, was am reinsten klingt. Stimmt man ein Obertonpaar exakt, ist damit ein anderes Paar stärker verstimmt, als wenn man z.B. einen Kompromiss zwischen beiden stimmen würde.

Wenn ich das richtig verstanden habe, macht der Entropy Tuner genau das auch. Ich kann zwar die mathematische Herangehensweise nicht nachvollziehen (also wie genau er die "Ordnung" definiert, die er herzustellen gedenkt), aber ich glaube, genau das ist gemeint.

Die prozentuale Gewichtung vom Verituner ist eigentlich eine gute Idee, da sie dem was ein Gehörstimmer macht am nächsten kommt. Leider ist das Verfahren patentiert.

Interessanterweise ist die Standardeinstellung bei Verituner auch so, dass immer nur ein Obertonpaar berücksichtigt wird. Man kann zwar selber andere Einstellungen vornehmen, also verschiedene Obertonpaare angeben und die dann jeweils gewichten, aber das ist wie gesagt nicht der voreingestellte Standard. Ein Vorteil vom Verituner ist, dass er ständig die Obertöne misst und sich nicht auf wenige Samples verlässt.

Es gibt ja diesen Ron Koval, der für den Verituner jede Menge andere Styles entwickelt hat. In der aktuellen Version ist ein Style von ihm bereits abrufbar.
 
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@jensen1
Ich habe noch einmal Nachgesehen, du hast recht, die ca -5 Cent im Bass beziehen sich auf den Oberton. Beim Grundton ergeben sich bei A0 -11,36 Cent bei tunelab. Im Diskant sind es beim C8 + 18,47 Cent. (Jeweils beim großen Flügel Wendl&Lung 218)
Für den kleinen (Lyra 170) Habe ich bei tunelab im Bass - 16,51 Cent beim A0 und im Diskant +36 cent beim C8.

Der Entropy tuner "empfiehlt" für den großen Flügel -24 Cent bei A0 und 38 - 42 Cent beim C8, spreizt also wesentlich stärker, während er beim kleinen Flügel zwar auch den Bass viel stärker spreizt (-41 cent A0, aber beim Diskant sich mit nur ca. 20 cent beim C8 begnügt. Beim Lyra ist je die Inharmonizität im Bass deutlich größer, während sie im Diskant etwas kleiner ist als beim Wendl&Lung Flügel, wenn sie auch in einem ähnlichen Bereich liegt.

Alles in allem ein für mich nur schwer verständliches Ergebnis. Aber wie schon gesagt, das Ergebnis am großen Flügel ist gut, wenn auch nicht umwerfend, am kleinen jedoch für mich nicht akzeptabel.

Ich habe auch die Vermutung, dass ein Teil des Problems im Optimierungsverfahren liegen dürfte. Es dürfte nicht in der Lage sein, aus einem einmal gefundenen lokalen Minimum wieder "auszubrechen" um ein vielleicht insgesamt besseres Ergebnis zu finden. Bereits nach sehr kurzer Regenzeit ändert sich nichts wesentliches an der Stimmkurve, auch wenn man sehr lange Rechenzeiten zulässt. Aber dazu müsste man sich in die Details vertiefen, was ich leider aufgrund mangelnder Programmierkenntnisse nicht kann.
 
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klimpano

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Wenn ich das richtig verstanden habe, macht der Entropy Tuner genau das auch. Ich kann zwar die mathematische Herangehensweise nicht nachvollziehen (also wie genau er die "Ordnung" definiert, die er herzustellen gedenkt), aber ich glaube, genau das ist gemeint.

Der Entropy Tuner nimmt als "Maß" für die Ordnung die klassische Definition der Entropie aus der statistischen Physik, wobei für unsereins Details dabei unerheblich sind, würde ich meinen.
Essentiell ist nach meinem Verständnis, dass dabei das gesamte Spektrum aller 88 Töne und aller Obertöne als Ganzes "geordnet" wird. Deshalb sind m.E. nicht nur die Frequenzen sondern auch die Amplituden wichtig, und somit die Linearität des Mikros über das gesamte Spektrum.

Darüber hinaus liefern zwei Optimierungsläufe nicht immer das selbe Ergebnis, da der Algorithmus stochastischer Natur ist, und nicht deterministisch. (Daran kann man übrigens mitarbeiten.)
Daher kann man das Ergebnis einer Stimmung auch erst einmal mit einem Midi-Keyboard überprüfen.
Bei Nicht-Gefallen kann man erneut optimieren, und man kann auch manuell einzelne Frequenzen/Töne anpassen, und zwar während der Optimierung (ging bei mir zumindest).

Dazu findet man Einiges auf der Home Page der Software, auch zu dem Experiment an der Musikhochschule mit Musikstudenten und Profis.

Technisch bin ich jetzt gerüstet. Komme noch der Moment, an dem ich die Zeit und Muße habe, die Aktion komplett durchzuziehen, und nicht nur "rumzuspielen".
 
Tastenscherge

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Deshalb sind m.E. nicht nur die Frequenzen sondern auch die Amplituden wichtig

Die Amplituden sind wichtig, aber ich glaube, der Entropy Tuner berücksichtigt die auch nicht. Aber das wäre tatsächlich mal ein guter Ansatz für ein Stimmgerät. Was nützt es, wenn die Software zwar die Schwebungen von bestimmten Obertonpaaren minimiert, diese Paare aber lautstärkemäßig untergehen?
 
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klimpano

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Die Amplituden sind wichtig, aber ich glaube, der Entropy Tuner berücksichtigt die auch nicht. Aber das wäre tatsächlich mal ein guter Ansatz für ein Stimmgerät. Was nützt es, wenn die Software zwar die Schwebungen von bestimmten Obertonpaaren minimiert, diese Paare aber lautstärkemäßig untergehen?

Ich denke schon:

http://piano-tuner.org/de/entropy

"[...]Die Leistungsspektren der Töne werden auf den menschlichen Hörbereich gefiltert und aufaddiert. Von dem normierten Summenspektrum aller Tasten wird schließlich die Entropie bestimmt. [...]"

Auf der Seite ist auch der ursprüngliche Artikel verlinkt ( Revista Brasileira de Ensino de F ́ısica, v. 34, n. 2, 2301 (2012) ). Da steht das etwas ausführlicher drin. Darin finde ich besonders das hier spannend:

"[...]Instead of adding up the spectra of all piano keys, we tried to work with subsets of octaves, fifths and fourths, imitating the practice of aural tu- ners. This destabilizes the method, probably dri- ving the pitches out of equal-tempered into just intonation. Apparently the summation over all keys allows the system as a whole to stay in equal temperament.[...]"
 
H

huhuhu

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Hallo :)
Konntest du die Entwickler kontaktieren?

Gruß
Dieter
 
 

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