Studien zum Klavierklang

[HbMuth]

Hallo,

mein relativ neues Hobby, die Musik, ist viergeteilt. Ich will nicht von "Säulen" sprechen, da muss ich immer an den Notrufsäulenwitz denken. Nennen wir es Ansätze, die ich mehr oder weniger parallel verfolge. Ansatz Nr. 1: Klavierspiel; 2: Musiktheorie; 3: Musikinstrumentebau, Akustik und Physik; 4: Synthesizerprogrammierung, um Wissen aus Punkt 2 und 3 anzuwenden und zugleich eine neue Programmiersprache zu lernen.

Ich vermute, das (höre Audiodatei im Anhang) reicht nicht entfernt an Profigerät heran. Und ist das überhaupt mein Anspruch? Bin da uneins mit mir selbst, soll ja in der erster Linie Spaß machen, mich mit Klang zu beschäftigen, zu lernen, warum es nicht so einfach ist, möchte eigentlich niemandem ernsthaft Konkurrenz machen, der damit sein Geld verdient. Ich bin dennoch an konstruktiver Kritik interessiert.

Die tiefsten Töne habe ich aus der Literatur (Amplitudenanteile und Klingverhalten der Teiltöne 1-5, 10, 15, 20, 25 über die Zeit), mit steigender Tonhöhe musste ich auf meine Intuition vertrauen, um die Lücken zu füllen.

Mein eigener Eindruck ist, dass die mittleren Lagen noch ziemlich falsch sind. Die Töne nähern sich zu sehr qualitativ an den Vokal "o"/ö an, was bei realen Klavieren ja gar nicht der Fall ist. Ich werde das ausprobieren, die relativen Stärken der höheren Obertöne über die Zeit schneller zu reduzieren, wobei sich die höchsten allerdings im Vergleich zu den mittleren wieder ein bisschen "erholen". Natürlich fehlen auch noch die Anschlaggeräusche am Anfang der Töne, die mit steigender Höhe zunehmend stärker zur Geltung kommen. Was fällt euren Ohren auf, die sicher noch weit besser ausgebildet sind als meine?

 

[HbMuth]

Hallo, ich bins nochmal.

Hm, schade, keine Resonanz, das ditscht mich jetzt doch ein bisschen. Zugegeben, das tangiert so ein Board für Klaviermenschen allenfalls mit Ach und Krach, weil Synthesizer halt doch nicht das Wahre sind im Vergleich zu einem Flügel. Den Tipp, mich in Synthesizerforen umzusehen, geschenkt, das mach ich schon. Ich habe es bewusst hier gepostet, weil es mir um den Höreindruck eines zu Lernzwecken imitierten Instruments für geübte Ohren ankommt.

Hab ich gestern wieder gemerkt, als ich ein Solokonzert besucht habe. So ein echter Grotian-Steinweg z.B., so ein Flügel zum Anfassen, spielt in einer ganz anderen Liga, das heißt, der Mensch an den Tasten natürlich auch, erst recht im Vergleich zu einem blutigen Anfänger wie mir. Nun, bin halt nicht nur frischer Musikenthusiast, sondern auch Computer-Nerd, was soll's, auch ein Baum blüht und gedeiht, ohne dass er dafür groß Beachtung einfordert. :)

Dabei habe ich heute einen gravierenden Fehler in meiner Programmierung entdeckt, der die Ergebnisse stark verfälscht. Ab dem A der ersten Oktave aufwärts – ,A bzw. A1 – hat in meiner obigen Hörprobe bei allen Klängen der Grundton gefehlt. Sind genügend Obertöne vorhanden, kann das das Gehör durchaus ausgleichen, weshalb sich etwa der Kammerton (440 Hz) für mein grünes Laienohr noch gerade so wie 440 Hz anhört, mir der Fehler also nicht eher aufgefallen ist, obwohl es in der Klangstruktur erst mit dem Oktav losgeht. Aber ganz besonders in der höchsten Lage wird es nur noch piepsig. C8 kommt dann beim besten Willen nicht mehr als 4186 Hz rüber, sondern als über 8kHz.

Auch diese Hörprobe enthält allerdings noch nicht die deutlicheren und schnelleren Absenkungen der höheren Obertöne, im Diskant, wie ich geplant hatte, das ist mehr so eine zwischengeschobene Fehlerkorrektur. Genauso sind noch keine Nebengeräusche von den Hammern da. Besonders bei letzteren frag ich mich aber, wie sehr ich mir die Mühe machen soll, zumal es beim echten Klavierbau ja auch schon immer darum ging, die Hammergeräusche möglichst zu reduzieren, oder?

Anhänge:

1. Kammerton, Amplitudenverläufe der einzelnen Teiltöne, Länge 3s
2. Hörprobe die zweite.

Übrigens werden Instrumente bei meinem Synthesizer in reiner Textform spezifiziert. Es gibt keine binären Rohdaten (Granulars, Soundfonts, Soundbanken, etc.), auf die zur Generierung von Klängen zurückgegriffen wird. Das wird alles komplett mathematisch berechnet, ausgehend von der Spezifikation des Klaviers.

 

[Scar]

Hallo tasteur, habe mit Interesse Deinen Ansatz gelesen. Kurz zu mir, habe Klavier studiert und mich gefragt, warum es so viel verschiedene Techniken, wie man am besten Klavier spielt, geben soll. Da ich physikalisch wissenschaftlich denke, habe ich mich gefragt, was mache ich eigentlich beim Klavierspiel. Nun, mein Ergebnis: ich bediene mit der Taste zwei Elemente, einmal den Hammerkopf und das andere mal den Dämpfer. Wenn man sich nun die Überlegungen der meisten Pianisten und Schulen betrachtet, ist der Anschlag des Hammerkopfes von zentraler Bedeutung. Um es kurz zu machen, ich habe erkannt, das der Hammer nur zwei Informationen an die Seite weitergeben kann, das sind einmal Geschwindigkeit und zum anderen Zeitpunkt. Beide Informationen sind auch noch miteinander verquickt, da der Hammer mit der höheren Geschwindigkeit auch noch eher an der Seite ist. Aber dem Dämpfer kommt fast nur eine untergeordnete Rolle zu. Dabei ist er es, mit dem ich nicht nur die Tonlänge sondern auch die Klangfarbe bestimme. Aus diesen Überlegungen habe ich einen ganz andren Ansatz für das Klavierspiel entwickelt, was nicht nur die Musik auf herkömmlichen Klavieren besser erklingen lässt, sondern auch den Bau von elektronischen Instrumenten verändern kann. Die Technik versteckt sich in einer einzigen Frage: was ist der kürzest mögliche Ton, den man auf einem Klavier spielen kann. Weist Du die Anwort?


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[Andre73]

Also ich hab mir das letzte MP3 angehört.
Mit einem Klavierton hat das nicht mal dann was zu tun, wenn man sich die initiale Anschlagsphase des Tons wegdenkt.
Evtl. gibt es deshalb kein Feedback (neben dem sehr technischen Aspekt).

Pianoteq ist auch rein mathematisch modelliert und daran haben sehr talentierte Mathematiker und Soundtechniker viele Jahre geschraubt, bis es halbwegs tragfähig klang - manche finden es immer noch zu digital.
So einfach ist das also ggf. nicht.

 

[Fou Lou]

Ist das ziel so zu klingen wie ein Klavier?

Das 2. beispiel war schon besser. Zumindest was die tonhöhen angeht wobei ich da auch noch ein paar töne rausgehört habe die nicht zum rest stimmen.

Was den klang angeht... Eventuell vergleichbar mit einem Kinder Spielzeugklavier für 10€ im ToysRus.

Oder um nen Vergleich zur computergrafik zu ziehen. 8-16 bit era.

Nach meiner ansicht bist du ziemlich weit entfernt davon wie ein Reales klavier zu klingen.

Du musst das Fiepen rauskriegen klaviere fiepen nicht. Und im lauten klingen klaviere metallisch. Man hört ein pling oder pleng (Je nach art) welches mit leiserem spielen natürlich verschwindet.

Versuch vieleicht mal nen einzelnen ton zu erzeigen der wie der ton einer stimmgabel klingt. das dürfte eher hinkommen. Meiner ansicht nach klingen die töne auch nicht gleichmäßig. Sie wallen eher leicht.

 

[Bassplayer]

Nimm doch mal reale Klaviersamples und vergleiche die Grafiken der Schwingungen mit denen deiner Töne. Diese Analyse wäre zumindest ein objektiver Vergleich, den man sich selbst veranschaulichen kann, ohne auf zwingend ungenaue Beschreibungen von Klängen angewiesen zu sein.

PS: habe nicht alles gelesen, falls du das schon gemacht und erwähnt hast.

 

[HbMuth]

Hallo,

danke für eure Meinungen und Anregungen.

Die Technik versteckt sich in einer einzigen Frage: was ist der kürzest mögliche Ton, den man auf einem Klavier spielen kann. Weist Du die Anwort?

Nein, wie könnt ich sie wissen? Ich kann nur spekulieren. Dass die Stärke und Geschwindigkeit des Anschlags, die proportional sein dürfte zu den Kräften, die die Klaviermechanik belasten, begrenzt ist durch die Stabilität derselben, ihrer Elastizität im weiteren Sinne. Klar, man "kann" auf eine Klaviertaste von oben mit einer Pistole schießen und erzeugt damit vermutlich einen sehr kurzen Ton, wenn nicht sogar den kürzest möglichen – und übrigens den letzten seiner Höhe auf diesem Exemplar von Instrument. Mal abgesehen davon, dass diese Kräfte allen möglichen Teile des Klaviers ein hässliches Geräusch entlocken würden. Selbst schuld, ein Klavier erschießt man halt nicht.

Der kurzestmögliche Ton übrigens, den mein Synthesizer mit einer gegebenen Instrumentendefinition generieren könnte, ist genauer bestimmbar: Man nehme alle möglichen Tonhöhen in allen möglichen Stärken (welche allerdings meist ein Kontinuum bilden), sowie nicht zu vergessen allen möglichen Kombinationen von instrumentspezifischen Artikulationsmöglichkeiten, soweit diese in der Definition berücksichtigt sind, und spiele sie mit der Länge 0. Länge 0 bedeutet immer: Volle Attackphase plus volle Releasephase, denn die Länge der dazwischenliegenden quasistationären Decay/Sustain-Phase ergibt sich aus der Differenz zur Solllänge. Diese Differenz kann dabei logischerweise nicht negativ werden. Von jedem so produzierten Klang nehme man die Längensumme Attack + Release jedes Teiltons – die längste davon wär die konkrete Antwort auf deine Frage.

Und da ein Klang beim Ohr immer als Summe unzähliger Sinustöne ankommt, vollkommen unabhängig davon wie der Klang entsteht (erstm. v. Helmholtz: Lehre von den Tonempfindungen, 1862), dürfte dieser Sachverhalt realiter nicht viel anders sein, wenn man von der Empfindung des Tons als Ton ausgeht.

Eigentlich kann ein Ton beliebig kurz werden, aber allerspätestens bei 0 kann man schlecht noch von einem Ton ausgehen. Da das Ohr erst einen Klang ans Gehirn weiterleitet, wenn es eine genügende Zahl von Schwingungsperioden wahrgenommen hat, sagen wir mal pi mal Daumen 10, ergibt sich die kürzest mögliche Dauer eines wahrgenommenen Tons aus 10/20000 Sekunden, wenn man denn 20KHz als absolute Hörschwelle annimmt.
Und nehmen wir an, es könnte eine unendlich widerstandsfähige Klaviermechanik geben und eine unendlich harte Kugel, die aus unendlicher Höhe auf die Taste fällt. Die Trommelfelle würden schon bersten durch die Druckwelle des Aufpralls, vielleicht würde die Saite reißen, wer weiß.
Und dabei sind wir noch gar nicht beim Finger auf der Taste. Nervensignale und Muskeltätigkeit brauchen schließlich auch ihre Zeit.
Unterm Strich lässt sich auf deine Frage keine eine richtige Antwort geben.

So einfach ist das also ggf. nicht.

Mitnichten. Auch wenn es mir manchmal so vorkommt, das sind dann halt Illusionen, Fata Morganen. Das Digitale ist dem Analogen doch hoffnungslos unterlegen. Wenn ich auf der einen Seite soviel Spaß habe, per Programmierung die Realität so gut wie möglich und vom Aufwand her sinnvoll nachzubilden, so habe ich auf der anderen Seite durchaus auch Zweifel, dass ich es eingedenk meiner eingeschränkten Mittel und Fähigkeiten schaffe und wenn, so hoffe ich, dass das meiner Faszination keinen Abbruch tut. Für den Nerd ist nichts langweiliger als ein Programm ohne Fehler, das tut was es soll. Würde ich den Klavierklang immer noch so mögen, wenn ich ihn 1:1 generieren könnte? So habe ich kein Problem damit, wenn der Klang echter Instrumente mein Lebtag lang ein Mysterium bleibt. Es reicht mir die ewige spielerische Annäherung, das schult immerhin das Gehör.

Ist das ziel so zu klingen wie ein Klavier?

Jain.
Zum Verständnis eine Gegenfrage: War nach der christlichen Weihnachtslegende der Stern Bethlehems das Ziel der drei Weisen aus dem Morgenland, oder das Christuskind?
Der Klavierklang ist lediglich mein Vorbild, meine Inspirationsquelle schlechthin, mein "Stern", vorrangig geht es mir um die stetige Verbesserung der Software, die wiederum ein Projekt ist, um mir neben meinem bisherigen Steckenpferd, dem Programmieren, im Sinne eines weichen Übergangs ein weiteres zu schaffen – die Musik. Schon heute ging es mir so, dass das Spielen an einem realen Klavier, echt so eines mit 20 Tonnen Zugkraft überm Resonanzboden, mehr Spaß gemacht hat. Vielleicht häng ich das Synthesizerprojekt noch ganz an den Nagel in absehbarer Zeit. Bis dahin werde ich hoffentlich noch einige Achtungserfolge vorweisen können.

Oder um nen Vergleich zur computergrafik zu ziehen. 8-16 bit era.

Du vergleichst hier Äpfeln mit Birnen. Bleiben wir beim Sound. 8-Bit-Sound versuchte man noch mit ultraschnellen Arpeggien zu pimpen. Mit Verlaub, ich hoffe mal, dass du meine bisherigen Erfolge nicht soweit abschätzt. Und wenn doch, behalte es bitte für dich, mit so einer Kritik wüsst ich eh nix anzufangen, dann dilletiere ich halt weiter vor mich hin in deinen Augen.

Mit dem Vergleich mit 16-Bit-Sound geh ich schon eher d'accord. Die verwendete Bittiefe ist tatsächlich 16, genau. 44.1KHz Abtastrate, CD-Qualität also.
In der 16-Bit-Ära wäre bézierförmiges Abklingen nicht möglich gewesen. Offenbar ist dieses kontinuierliche Abklingen noch nicht deutlich genug, dass das pianoverwöhnte Ohr es wahrnehmen würde, da es ein reales Klavier erwartet. Daran arbeite ich noch.

Wie auch immer, danke für eure Anregungen und sorry für die lange Rede.

 

[Scar]

Deine Antwort finde ich super und gibt einen tiefen Einblick in die physikalische Grundlagen. Die Antwort auf meine Frage ist allerdings ganz einfach und meint nur ein gegebenes Klavier herkömmlicher Art: der kürzeste Ton auf einem Klavier ist derjenige, bei dem nach der Beschleunigung des Hammerkopfes der Dämpfer die Saite nicht verläßt! Das erfordert natürlich eine bestimmte Technik, die bisher von Pianisten noch nie gedacht wurde. Wenn man übt nur ganz wenig Tastweg für die Beschleunigung zu benutzen, kann man auf einmal sehr viele Klangfarben erzeugen. Denn wenn man vor der Beschleunigung die Taste etwas absenkt, also den Dämpfer etwas von der Saite löst, kommt der Hammerkopf an die Saite und der Dämpfer unterbindet die volle Schwingung, die die Saite hätte, wenn sie frei schwingen könnte. Außerdem habe ich nach dem Anschlag die volle Kontrolle über den Dämpfer und kann den Ton weiter kontrollieren.

Was ich hier mir überlegt habe und jetzt übe, ist für mich eine Erleuchtung für das Klavierspiel, denn je mehr Differenzierungsmöglichkeiten, desto mehr kann ich erzählen. Interessant fände ich jetzt, wenn man das nun elektronisch umsetzten könnte.

Auch wenn W. Wagenhäuser an der Musikhochschule Trossingen umfangreiche Untersuchungen zum Anschlag durchgeführt hat, so hat er kaum den Dämpfer betrachtet. Der Dämpfer hat bei Pianisten meist nur eine Funktion: Ton an, Ton aus. Wenn man mit dem Dämpfer musikalisch gestalten will, wird meist nur an das rechte Fußpedal gedacht.

Vielleicht ist es eine Anregung für Dich, die Programmierung neu zu denken. Allerdings weiß ich nicht, ob das bei einem elektronisches Instrument überhaupt darstellbar ist. Oder muß eine völlig neue Konstruktion her? Wenn ich so ein Instrument konstruieren müßte, würde der Hammerkopf auf einem Magnetfeld schlagen.


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[mick]

der kürzeste Ton auf einem Klavier ist derjenige, bei dem nach der Beschleunigung des Hammerkopfes der Dämpfer die Saite nicht verläßt! Das erfordert natürlich eine bestimmte Technik, die bisher von Pianisten noch nie gedacht wurde.

Dass sowas von Pianisten (bzw. Komponisten) noch nie gedacht wurde, bezweifle ich. Solche Effekte haben John Cage, George Crumb u.a. in zahlreichen Werken eingesetzt; allerdings haben sie zum Dämpfen meist andere Hilfsmittel verwendet (Radiergummis, Hände etc.). Das kommt klanglich zu ähnlichen Ergebnissen, ist aber viel besser kontrollierbar.

Die haben übrigens noch viel abgefahrenere Sachen gemacht - Pizzicati, Saitenglissandi, Flageoletts, komplexe Resonanzeffekte ...

Wenn man mit dem Dämpfer musikalisch gestalten will, wird meist nur an das rechte Fußpedal gedacht.

Hast du Belege für diese Behauptung? In meinem Unterricht (bei verschiedenen Lehrern!) hat das "Spiel" mit der Dämpfung bzw. die Art, wie man einen Ton beendet, immer eine Rolle gespielt.

 

[Scar]

Das ist schon richtig, aber ich gehe vom Klavier aus, wie es in seiner Ursprunsform gedacht wurde. Einen Mephistowalzer kann man glaube ich nicht mit einem Radiergummi und der gleichen spielen.


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[Fou Lou]

Hallo,

danke für eure Meinungen und Anregungen.


Nein, wie könnt ich sie wissen? Ich kann nur spekulieren. Dass die Stärke und Geschwindigkeit des Anschlags, die proportional sein dürfte zu den Kräften, die die Klaviermechanik belasten, begrenzt ist durch die Stabilität derselben, ihrer Elastizität im weiteren Sinne. Klar, man "kann" auf eine Klaviertaste von oben mit einer Pistole schießen und erzeugt damit vermutlich einen sehr kurzen Ton, wenn nicht sogar den kürzest möglichen – und übrigens den letzten seiner Höhe auf diesem Exemplar von Instrument. Mal abgesehen davon, dass diese Kräfte allen möglichen Teile des Klaviers ein hässliches Geräusch entlocken würden. Selbst schuld, ein Klavier erschießt man halt nicht.

Der kurzestmögliche Ton übrigens, den mein Synthesizer mit einer gegebenen Instrumentendefinition generieren könnte, ist genauer bestimmbar: Man nehme alle möglichen Tonhöhen in allen möglichen Stärken (welche allerdings meist ein Kontinuum bilden), sowie nicht zu vergessen allen möglichen Kombinationen von instrumentspezifischen Artikulationsmöglichkeiten, soweit diese in der Definition berücksichtigt sind, und spiele sie mit der Länge 0. Länge 0 bedeutet immer: Volle Attackphase plus volle Releasephase, denn die Länge der dazwischenliegenden quasistationären Decay/Sustain-Phase ergibt sich aus der Differenz zur Solllänge. Diese Differenz kann dabei logischerweise nicht negativ werden. Von jedem so produzierten Klang nehme man die Längensumme Attack + Release jedes Teiltons – die längste davon wär die konkrete Antwort auf deine Frage.

Und da ein Klang beim Ohr immer als Summe unzähliger Sinustöne ankommt, vollkommen unabhängig davon wie der Klang entsteht (erstm. v. Helmholtz: Lehre von den Tonempfindungen, 1862), dürfte dieser Sachverhalt realiter nicht viel anders sein, wenn man von der Empfindung des Tons als Ton ausgeht.

Eigentlich kann ein Ton beliebig kurz werden, aber allerspätestens bei 0 kann man schlecht noch von einem Ton ausgehen. Da das Ohr erst einen Klang ans Gehirn weiterleitet, wenn es eine genügende Zahl von Schwingungsperioden wahrgenommen hat, sagen wir mal pi mal Daumen 10, ergibt sich die kürzest mögliche Dauer eines wahrgenommenen Tons aus 10/20000 Sekunden, wenn man denn 20KHz als absolute Hörschwelle annimmt.
Und nehmen wir an, es könnte eine unendlich widerstandsfähige Klaviermechanik geben und eine unendlich harte Kugel, die aus unendlicher Höhe auf die Taste fällt. Die Trommelfelle würden schon bersten durch die Druckwelle des Aufpralls, vielleicht würde die Saite reißen, wer weiß.
Und dabei sind wir noch gar nicht beim Finger auf der Taste. Nervensignale und Muskeltätigkeit brauchen schließlich auch ihre Zeit.
Unterm Strich lässt sich auf deine Frage keine eine richtige Antwort geben.


Mitnichten. Auch wenn es mir manchmal so vorkommt, das sind dann halt Illusionen, Fata Morganen. Das Digitale ist dem Analogen doch hoffnungslos unterlegen. Wenn ich auf der einen Seite soviel Spaß habe, per Programmierung die Realität so gut wie möglich und vom Aufwand her sinnvoll nachzubilden, so habe ich auf der anderen Seite durchaus auch Zweifel, dass ich es eingedenk meiner eingeschränkten Mittel und Fähigkeiten schaffe und wenn, so hoffe ich, dass das meiner Faszination keinen Abbruch tut. Für den Nerd ist nichts langweiliger als ein Programm ohne Fehler, das tut was es soll. Würde ich den Klavierklang immer noch so mögen, wenn ich ihn 1:1 generieren könnte? So habe ich kein Problem damit, wenn der Klang echter Instrumente mein Lebtag lang ein Mysterium bleibt. Es reicht mir die ewige spielerische Annäherung, das schult immerhin das Gehör.


Jain.
Zum Verständnis eine Gegenfrage: War nach der christlichen Weihnachtslegende der Stern Bethlehems das Ziel der drei Weisen aus dem Morgenland, oder das Christuskind?
Der Klavierklang ist lediglich mein Vorbild, meine Inspirationsquelle schlechthin, mein "Stern", vorrangig geht es mir um die stetige Verbesserung der Software, die wiederum ein Projekt ist, um mir neben meinem bisherigen Steckenpferd, dem Programmieren, im Sinne eines weichen Übergangs ein weiteres zu schaffen – die Musik. Schon heute ging es mir so, dass das Spielen an einem realen Klavier, echt so eines mit 20 Tonnen Zugkraft überm Resonanzboden, mehr Spaß gemacht hat. Vielleicht häng ich das Synthesizerprojekt noch ganz an den Nagel in absehbarer Zeit. Bis dahin werde ich hoffentlich noch einige Achtungserfolge vorweisen können.


Du vergleichst hier Äpfeln mit Birnen. Bleiben wir beim Sound. 8-Bit-Sound versuchte man noch mit ultraschnellen Arpeggien zu pimpen. Mit Verlaub, ich hoffe mal, dass du meine bisherigen Erfolge nicht soweit abschätzt. Und wenn doch, behalte es bitte für dich, mit so einer Kritik wüsst ich eh nix anzufangen, dann dilletiere ich halt weiter vor mich hin in deinen Augen.

Mit dem Vergleich mit 16-Bit-Sound geh ich schon eher d'accord. Die verwendete Bittiefe ist tatsächlich 16, genau. 44.1KHz Abtastrate, CD-Qualität also.
In der 16-Bit-Ära wäre bézierförmiges Abklingen nicht möglich gewesen. Offenbar ist dieses kontinuierliche Abklingen noch nicht deutlich genug, dass das pianoverwöhnte Ohr es wahrnehmen würde, da es ein reales Klavier erwartet. Daran arbeite ich noch.

Wie auch immer, danke für eure Anregungen und sorry für die lange Rede.

Meine Kritik war natürlich unter der Annahme das du einem Klavier so nahe wie möglich kommen möchtest und unter der Annahme hast du natürlich noch nen ganzes Stück vor dir.

Hmm ich fand den Grafik Vergleich gar nicht so daneben unter der Bedingung das die Computer grafik die Realität darstellen soll.

Musik ist natürlich passender wenn man das unter dem Aspekt sieht das die soundchips reale Musik nachahmen sollen. Wobei ich diese Art von musikerzeugung als quasi eigenes Instrument sehe.

Der lotus 3 Soundtrack in soundblaster Qualität ist ziemlich cool.

 

[mick]

Das ist schon richtig, aber ich gehe vom Klavier aus, wie es in seiner Ursprunsform gedacht wurde. Einen Mephistowalzer kann man glaube ich nicht mit einem Radiergummi und der gleichen spielen.

Das macht mich jetzt schon ein wenig neugierig - an welcher Stelle des Mephistowalzers spielst du denn so?

 

[Scar]

Ich versuche alles so zu spielen. Für die Beschleunigung des Hammers sowenig Tastweg wie möglich und so laut wie möglich, quasi wie ein kleiner Karateschlag oder Impuls mit jedem einzelnen Finger. Im übrigen wird man dadurch auch rhythmisch genauer. Denn der Fehler zwischen der aktiven Tongebung durch meinen Finger und der tatsächlichen Tonbildung (Hammer an der Saite) ist einfach kleiner als wenn ich den Ton mit ganzem Tastweg spiele und der Hammer in dieser Zeit irgendwann an die Saite kommt.


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[mick]

Ok. Alles klar.

 

[HbMuth]

Vielleicht ist es eine Anregung für Dich, die Programmierung neu zu denken.

Das sogenannte "Physical Modelling" ist nicht mein Ansatz. Das PM ist quellenorientiert. Als PMler wäre ich (zumindest später, wenn das Programm droht langweilig zu werden) bestimmt interessiert daran, besondere Spieltechniken wie deine zu berücksichtigen. Dagegen setze ich auf der Empfängerseite an, beim Schall, bei der Beschreibung des Klangs als ein Kompositum zahlreicher Elementarschwingungen, wie sie auf das Trommelfell treffen und Hammer, Steigbügel und Amboss diese Schwingungen über das ovale Fenster in das Innenohr übertragen, wo nichts anderes betrieben wird als Fourieranalyse, die Auftrennung der Einzelfrequenzen in voneinander unabhängige Nervensignale. Was die tatsächliche Klangproduktion betrifft, betrachte ich eine Note als die kodierte Entsprechung eines Klangereignisses, also als eine Assoziationengruppe mehrerer Aspekte mit ihren jeweiligen konkreten Werten: Tonhöhe und Intensität unterscheide ich bei allen Instrumenten. Dazu kommen instrumentspezifische Aspekte, wie sich ein Ton variieren lässt. Beim Klavier könnte ich die Pedalbetätigung einbeziehen, bei Geigen Auf- und Abstrich, die Entfernung zwischen Steg und Bogenstrich und so weiter und so fort. Jede Facette mehr erhöht aber die Komplexität der Definition, weshalb irgendwann Schluss sein sollte, will man noch den Überblick behalten bzw. anderen möglich machen, die Definition zu verstehen. Eine 1:1-Nachahmung kann also gar nicht das Ziel sein.

Allerdings ist mein Plan, dass ich schon die Pedalerie des Klaviers auslassen werde. Es wäre ein sinnloses und, ja, lächerliches Ansinnen als Programmierer, der einen Quereinstieg in die Musik wagt, dem konventionellen Klavierbau Konkurrenz machen zu wollen, da ist ja schon die E-Piano-Industrie gut dabei. Auch die Variation der Intensität wird sich auf die Lautstärke des Klangs beschränken, denn das gilt ja vergleichbar instrumentunabhängig.

Nachdem ich also allein die Tonhöhe als Aspekt der Klangvariation einbezogen habe, um dem Klang jeder Taste ("jeder" ist zuviel gesagt ist, ich nehme mir vielmehr ein paar heraus und interpoliere den Rest möglichst richtig) und der dahinter befindlichen Dreiklanggruppe von Saiten Rechnung zu tragen, werde ich dazu übergehen, mich mit ganz eigenen Klänge zu verlustieren.
Die Menschheit kennt vielleicht so viele verschiedene Musikinstrumente wie Sprachen ungefähr. Ein Bruchteil dessen also, was mit einem Synthesizer machbar ist. Dem experimentellen Klangbau sind keine physikalischen Grenzen gesetzt und das ist ja der Reiz daran.

 

[Scar]

Sorry wenn ich erst jetzt antworte, mußte mir Deinen Text mehrmals durchlesen und hoffe nun auch verstanden zu haben. Also um es zusammenzufassen, Du möchtest die Musik Deines Lebens schreiben und das am liebsten ohne Töne. Da Du empfängerseitig denkst, willst Du direkt nach Hammer und Ambos die Nervenbahnen ansprechen, die Dir aus dem Gehirn das herauskizeln, was Musik zum Erlebnis macht. Ein Erlebnis, was im Kopf gespeichert ist und die erzeugten Töne der Auslöser sind, das Erlebte zum Leben zu erwecken und so die Töne als Mittler zu meinem „Ich“ zu verstehe. Wie Du richtig sagst, auf dem Synthesizer ist alles darstellbar, und so ist der Synthesizer auch der beste Schlüssel, um in mein Gehirn einzudringen, wenn es um die Töne geht. Musik besteht allerdings nicht nur aus Tönen, sondern vielmehr aus Struktur. Struktur aus Rhythmus, Takt und Tönen.

Aber ehe ich weiter philosophiere, habe ich Dich richtig verstanden?


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[HbMuth]

Ja. Klang ist ja eigentlich Mechanik. Kräfte wirken auf Körper, die diese Kräfte umformen und weitergeben. Der Klang geht konventionell ja folgenden Weg:

1. Kleinhirn sendet Nervenimpulse an die Arme
2. Muskeln übertragen über die Hände ihre Kraft in einen Stoßimpuls auf die Klaviertaste
3. Klaviermechanik überträgt den Stoßimpuls der Taste auf die Saite, die als Reaktion darauf in Schwingung gerät
4. Saite überträgt über die Luft ihre Schwingungen auf den Resonanzboden
5. Resonanzboden verstärkt die Schwingungen und schickt sie in den Raum
6. Der Schall geht überall hin im Raum, und es wäre schade, wenn kein Hörer anwesend wär. Trifft der Schall auf die Trommelfelle eines Hörers, übertragen diese die Schwingungen wie beschrieben ans Innenohr und das in "Tateinheit" mit dem ZNS macht das Klang zum Erlebnis.

Mangels Instrumente – ich möchte nicht wissen, wie viel Leben ich arbeiten müsste, um mir den Bestand des Berliner oder des Leipziger Instrumentenmuseums zusammenkaufen zu können – muss ich mir als Hobby-Musikforscher, wie ich mich mal bezeichne, einen Umweg finden.

Ein Glück, dass ich programmieren kann. Programmieren ist wie Zaubern aus dem Nichts, nein, falsch, aus Strom. Ich verwandle gewissermaßen Strom und natürlich auch Zeit, aber die braucht auch der konventionelle Musiker zu üben, in Klang. Arbeitsmittel: Tafelwerk aus der Schule, Schulmathematisches Wissen, Lineal (zum Übertragen von Daten aus Diagrammen aus der Literatur), Taschenrechner, Laptop, Internetzugriff, denn das wenigste weiß ich noch von der Sprache Python aus dem Stand, in der ich erst mit diesem Projekt angefangen habe zu programmieren.

So sieht das Klanggeschehen von meiner Warte als Softwaremacher aus:

1. Ich erstelle mit einem normalen Texteditor YAML-Dateien, also Textdateien, die in einem übersichtlichen, menschen- wie maschinenlesbarem Format hierarchisch strukturierte Beschreibungen enthalten. Diese legen fest, bei welchen Eigenschaften einer Note, vor allem der Tonhöhe, der Soundgenerator wie aussehen muss.
2. Der Soundgenerator, der ad-hoc, individuell für jede Note konstruiert wird, ist im Wesentlichen ein Strauß von realzahligen Faktoren der Grundfrequenz (Tonhöhe), jeweils in Verbindung mit
   • einem Amplitudenmaximum dieser Frequenz;
   • einer bestimmten Ausgangswellenform, meist Sinus;
   • einer bézierförmigen Hüllkurve, unterteilt in die Phasen Attack, Delay/Sustain und Release, zur Festlegung der Amplitudenänderung über die Zeit;
   • optional Amplituden- und/oder Frequenzmodulation (Modulationsfrequenz, M.stärke, Phase etc.);
   • sowie, ebenfalls optional, eine besondere bézierförmig definierte Gestalt der Periode
   So ein Einzelobjekt kann auf Grund einer einzigen Frequenzangabe einen oder, wenn Modulationen ins Spiel kommen, mehrere, ja unzählige Teiltöne hervorbringen. Mehrere dieser Objekte wiederum, die ich "Sympartials" nenne, rotten sich zusammen und addieren ihre Einzelresultate zum komplexen Klang, die der Soundgenerator als Gesamtresultat zurückliefert, bevor er gleich vernichtet und vergessen wird, um Platz für weitere Klangberechnungen zu machen. Wozu braucht man mehrere Sympartials, wenn einer davon schon potenziell mehrere Teiltöne hervorbringen kann? Beim Klavier liegt eine geringe, aber so charakteristische Saiten-Inharmonizität vor, bedingt durch Material und Machart, und die Spannung, die die Saiten belasten. Mit einem einzigen Sympartial könnte man das gar nicht abbilden. Ich definiere in Basslage mehr, gegen Diskantlage immer weniger, und der Grundfrequenzfaktor von jedem in der Reihe ist um eine bestimmte, ihrerseits ansteigende Centzahl (1 Cent = 1/1200stel einer Oktave) nach oben verschoben. Aber jetzt Schluss mit diesen Details, ich will euch nicht langweilen.
3. Für jede Note in der Partitur wird also so ein Soundgenerator im Arbeitsspeicher konstruiert, aufgerufen und das Klangresultat auf Platte zwischengespeichert, denn dieselbe Note kann ja wieder auftreten für dasselbe Instrument, dann braucht die Software nur noch den Klang zu recyclen, und nur so können mehrere Prozessoren bzw. Kerne parallel arbeiten auf sinnvolle Weise.
4. Der Rest ist nur noch Arrangement der Klänge auf der Zeitlinie. Mehrklänge werden zusammengebaut, Dynamik und Tempo berücksichtigt, und zwar bei minimalem Definitionsaufwand. Der Benutzer braucht beispielsweise nur festlegen, dass in Takt soundso das Tempo von 60bpm auf 70bpm ansteigen soll, während die Lautstärkegrad der Betonung von 1.0 auf 0.95 auf der normalisierten Skala sinkt. Ebenso wird für die Dynamik einmalig eine Art grundrhythmische Struktur mit Amplitudenverhältniszahlen festgelegt, z.B. "2,0,1,0" für betont-unbetont-halbbetont-unbetont, und dann später nur noch, wenn sich das ändert, für alle oder für einzelne Instrumente
5. Wo steht welches Instrument auf der virtuellen Bühne? Mangels entsprechender Hardware zum Testen kann ich nur Stereo anbieten, aber hier können Instrumente, mehr rechts oder mehr links stehen, vorne (lauter) oder hinten (leiser), ja an mehreren Positionen gleichzeitig auftreten. Also auch die Orchestrierung wird von dem Programm abgedeckt.
6. Auf diese Weise wird die Audiodatei im Speicher zusammengebaut, die wo auch immer gespeichert und abgespielt werden kann.
7. An den Lautsprecher werden elektrische Signale geschickt;
8. diese werden in Schwingungen der Lautsprechermembran umgeformt und ab da geht es im Prinzip weiter, ab hier haben wir es ja mit einem konventionellen Klang zu tun und wie es mit dem weiter geht ist schon geklärt.

Das ist auch der wesentliche Unterschied zur "echten" Musik. Während der Berechnung klingt nichts, allenfalls der Lüfter des Rechners ist zu hören, denn die Prozessoren haben ordentlich was zu tun. Daher nenne ich es einen Offline-Synthesizer, das Verfahren ist wie beschrieben wahrscheinlich echtzeituntauglich und so könnte es sich auf dem Markt, der Echtzeit verlangt (Tastendruck zeitgleich mit Höreindruck), eh nicht behaupten. Aber zur Klangforschung reicht es, und bei jeder Iteration geht es mir wie früher beim Auswickeln eines Überraschungseis. Auswickeln ist nicht Genuss, dafür Vorfreude und Spannung. Dagegen sind Echtzeitsynthesizer ziemlich langweilig. Naja, ob es sich mit Profitools messen kann, weiß ich nicht, das interessiert auch allenfalls mein Ego. (Ist es toll, ist es toll, ist es toll? Bin ich toll, bin ich toll, bin ich toll? "Meins, meins, meins" – jeder hat einen kleinen Trump in sich, leider.)

Unterm Strich macht es einfach Spaß sowas selbst zu bauen. Perfekt ist es noch lange nicht. Wer es probieren möchte, wird wahrscheinlich von Fehlermeldungen frustiert wieder das Weite suchen, Pech für denjenigen, aber Benutzerfreundlichkeit hat noch keine hohe Priorität, Hauptsache ich verstehe es . Immerhin habe ich meinen ethischen Selbstansprüchen entsprochen, indem ich den Quellcode unter einer freien Lizenz veröffentlicht habe. So ist ausgeschlossen, hoffe ich, das irgendwer daher kommt und ne App daraus macht, denn App Stores stehen mit solchen Lizenzen in Konflikt.

Aber gut, eh das hier in schnöder Werbung ausartet und womöglich gelöscht wird, hör ich hier auf. Ich könnte natürlich noch Links zu probeweise erstellter Musik posten oder zu Klanganalysen des aktuellen Stands von 88 Tasten, die von mir aus so klingen wie auf einem Spielzeugklavier , es gibt noch einiges zu tun. Na gut, wenigstens letzteres kann ich doch verlinken, oder? Auf dass es den einen oder anderen Pianisten interessiere, der nicht nur echte Instrumente liebt, sondern sich auch für meine Versuche erwärmen kann, mich mal ganz theoretisch-programmatisch an das Phänomen des Klangs heranzutasten: Studien zum Klavierklang.

 

[Scar]

(Tastendruck zeitgleich mit Höreindruck)

 

[HbMuth]

(Tastendruck zeitgleich mit Höreindruck)

Äh, genau, aber was meinst du jetzt dazu? Ist dir beim Posten ein Fehler unterlaufen und der Rest ist im Nirvana sicher aufgehoben? Ist beim Zitierten etwas unklar?

Aber ich bin schon mal erleichtert, dass man überhaupt soweit liest ... meine Schwafelei ist schwer zu bändigen.

 

[Scar]

Ich denke, es ist mein Fehler gewesen, sorry for that. Versuche mal das das Nirvana wieder zu beleben. Erstens finde ich Deine Ausführungen sehr lehrreich für mich und eine kleine Frage, programmierst Du mit C, C+? Aber nun zu dem Zitat was ich kommentieren wollte: Der Tastendruck beinhaltet einen Weg und innerhalb dieses Weges kommt der Hammer irgendwann an die Saite. Also Tastendruck ist nicht zeitgleich mit Höreindruck. Auch wenn der „Fehler“ nur gering erscheint, dennoch ist er da. Zwar ist die Differenz nicht so groß wie beispielsweise bei einer pneumatischen Kirchenorgel, aber dennoch hat er Auswirkungen auf das Spiel und auf die Musik.

Würde gerne noch eine Frage stellen und hoffe Dir damit Deine Nerven nicht zu strapazieren: wenn ich Deine Postings so alle lese, habe ich den Eindruck, daß Dich die Musik im Laufe Deines Lebens eingeholt hat. Welche Musik ist Deine Favorisierte Musik?


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