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Es ist alles sehr gut über linear abgestufte gewichtete Tasten, anschlagdynamische Berührung, Key-Off-Sampling usw. zu sprechen, aber was ist eigentlich im Inneren eines Digitalpianos los? Dieser Blog zielt darauf ab, die Geheimnisse der Funktionsweise von Digitalpianos zu beantworten.

Teil 1 – Gefühl und gewichtete Tasten

Beginnen wir also mit der am häufigsten gestellten Frage: Wodurch fühlt sich ein Digitalpiano tatsächlich wie ein akustischer Flügel an?

Lassen Sie uns zunächst einen Blick darauf werfen, wie der Schlüssel- / Hammermechanismus für einen Flügel funktioniert.

Ich habe den Mechanismus wesentlich vereinfacht, damit man leichter erkennen kann, wie er grundsätzlich funktioniert (Beachten Sie auch, dass die Vorderseite des Schlüssels für die Zwecke des Diagramms abgeschnitten wurde). Kurz gesagt, Sie haben einen Schlüssel, der sich um einen Drehpunkt oder einen Drehpunkt bewegt, der, wenn er gedrückt wird, einen komplizierten Hebelmechanismus auslöst, der gegen die Hammerbaugruppe drückt.

Der Hammerkopf schlägt dann auf die Saite und tritt schnell zurück, damit die Saite frei vibrieren kann.

Werfen wir nun einen Blick auf Yamahas NWX-Schlüsselmechanismus. Wie bei einem akustischen Klavier haben sie eine Taste, die sich um einen Drehpunkt bewegt, und einen Hammer, der durch einen einfachen Hebelmechanismus ausgelöst wird, der, anstatt auf eine Saite zu schlagen, auf ein darüber liegendes Filzkissen trifft. Die Hämmer für diesen Mechanismus sind Stahlhaken, und es ist ihr Gewicht, das dem Schlüsselbett ein gewichtiges Gefühl verleiht, wenn sie über die Schwerkraft in ihre Ruheposition zurückkehren.

(Darüber hinaus verfügen die NWX-Tastaturen auch über eine Feder unter der Taste, um eine direktere und sofortigere Gegenkraft gegen die Taste bereitzustellen).

In diesem Fall hängt das Gewicht jeder Taste von der Länge des Stahlhakens ab, sodass Sie bei Modellen mit abgestuften Tasten längere Haken für die unteren Noten und kürzere Haken für die höheren Noten finden.

Für den Hemmungsmechanismus hat Yamaha eine geniale Lösung entwickelt, um das Gefühl nachzuahmen, dass sich der Hammer von einer Saite zurückzieht, ohne den Hammer überhaupt bewegen zu müssen. Stattdessen verwenden sie eine Gummimembran unter dem Schlüssel, die einen kurzen Widerstand bietet, wenn der Schlüssel fast vollständig niedergedrückt ist, was den Eindruck erweckt, dass der Hammer zurückgegangen ist.

Damit Digitalpianos kompakt und leicht bleiben, sind die Tasten in fast allen Fällen weitaus kürzer als bei Flügeln, und der Hammermechanismus befindet sich häufig darunter, ausgelöst durch das Herunterdrücken der Vorderseite der Taste und nicht durch das Anheben der Rückseite der Taste.

Eine spürbare Ausnahme davon ist jedoch in Yamahas Premium-AvantGrand-Modellen zu finden, die effektiv einen vollen Flügelhammermechanismus verwenden (mit Ausnahme der NU-Modelle, da diese darauf abzielen, den leichteren Touch eines aufrechten akustischen Klaviers zu replizieren) und das realistischste und authentischste Gefühl eines ihrer Digitalpianos bieten.

Teil 2 – Berührungsempfindlichkeit (Anschlagdynamik)

Im Gegensatz zu Saiten verwenden die meisten Digitalpianos elektrische Sensoren oder Kontaktflächen, um zu erkennen, wann eine Taste gedrückt wurde. Unten ist ein Gummikontaktstreifen, gegen den eine Taste drücken würde, um ein elektrisches Kontaktpad zu aktivieren.

Auf der Unterseite des Streifens können Sie sehen, dass sie mit einer leitfähigen Tinte beschichtet sind, die den elektrischen Kontakt auslöst, indem sie effektiv einen Stromkreis schließt, der mit der spezifischen Taste korreliert (dies ist auch eine sehr ähnliche Art, wie Folientastaturen für Computer funktionieren).

Aber Sie fragen sich vielleicht, woher weiß der Sensor, wie laut ich spiele? Nun, Sie haben vielleicht bemerkt, dass es zwei Punkte auf dem Kontaktstreifen gibt, die mit der leitfähigen Tinte beschichtet sind, die zwei Pads für jede Taste entsprechen.

Der Kontaktstreifen wird in einer bestimmten Weise positioniert, so dass der Gummistreifen vor dem anderen auf ein Pad drückt. Auf diese Weise kann das Klavier die Zeit zwischen den beiden aktivierten Pads messen und nach einigen ausgefallenen Berechnungen die Geschwindigkeit berechnen, mit der die Taste gedrückt wurde.

Eine kleine Anzahl von Digitalpiano-Modellen verwendet jedoch unterschiedliche Key-Trigger-Methoden, und auch hier sind Yamahas AvantGrand-Modelle ein gutes Beispiel. Anstelle einer Membran und elektrischer Kontakte entscheiden sie sich für einen faseroptischen Sensor, durch den eine kleine Metalllasche auf der Oberseite des Hammers verläuft.

Ohne physischen Kontakt kann der faseroptische Sensor erkennen, wann der Hammer eine bestimmte Position erreicht hat und mit welcher Geschwindigkeit er gefahren ist, indem er erkennt, wann der Sensor durch die Metalllasche am Hammer verdeckt wurde. Diese Verwendung eines kontaktlosen Auslösers bedeutet auch, dass das Gefühl der Tastenaktion nicht beeinträchtigt wird.

Teil 3 – Samples

Nun, da wir ein schönes Gefühl haben und das Klavier bestimmen kann, wie laut oder leise wir spielen, wie übersetzt sich dies tatsächlich in die Klangerzeugung?

Sie haben vielleicht gehört, dass Digitalpianos niemals verstimmt sein werden, aber viele Leute sind oft neugierig, warum das so ist.

Wenn Sie eine Taste auf einem Digitalpiano drücken, wird ein ‚Sample‘ abgespielt, bei dem es sich um eine spezielle Sounddatei eines Instruments handelt, das dieselbe Note mit derselben Lautstärke spielt. Samples für Yamahas CFX-Flügel zum Beispiel wurden auf einem handverlesenen CFX-Klavier in einem bestimmten Raum unter ganz bestimmten Bedingungen aufgenommen.

Es ist üblich, bei der Aufnahme von Samples von (insbesondere akustischen) Instrumenten und insbesondere von Klavieren eine Konfiguration mehrerer Mikrofone zu verwenden, um den Klang von jedem Teil des Gehäuses und der Saiten sowie von verschiedenen Positionen innerhalb des Raums, in dem er aufgenommen wurde, einzufangen.

Mehrere Variationen jeder Note werden dann aufgezeichnet, von laut bis leise und nachhaltig bis gedämpft usw., um ein breites Spektrum unterschiedlicher Intonationen und Ausdrucksmöglichkeiten für jede Note zu schaffen.

Wenn Sie eine Note auf einem Digitalpiano spielen, werden mehrere Samples des aufgenommenen echten Pianos abgespielt, um eine genaue Notenintensität zu erhalten, aber auch nuanciertere Aspekte wie die benachbarten Saiten, die neben der gerade gespielten Note schwingen.

Eine Sammlung mehrerer Samples für jede Taste verbessert nicht nur die Authentizität des Klangs, sondern bietet dem Spieler auch die Möglichkeit, den Klang des Klaviers nach Belieben zu optimieren und verschiedene Parameter wie die Deckelposition zu ändern.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Sample-Qualität ein großer Faktor bei der Beurteilung der Qualität eines Digitalpianos ist, da teurere Modelle qualitativ hochwertigere Samples und / oder eine bessere Sampling-Technologie haben, die viel mehr Platz im internen Speicher des Instruments beanspruchen. Die Sample-Qualität wird in erster Linie durch die Datenkomprimierung beeinflusst, die für die Sample-Dateien verwendet wird, und in gewissem Maße können die Mikrofone und der Raum, in dem das Instrument ursprünglich aufgenommen wurde, Auswirkungen haben.

Teil 4 – Lautsprecher

Wir können also das Gefühl eines echten Flügels nachbilden und seinen Klang einfangen, aber wie übersetzen wir dies dann tatsächlich in den Klang, den wir von einem Digitalpiano hören?

Bei akustischen Klavieren vibriert eine Saite, wenn sie von einem Hammer getroffen wird, und erzeugt Schallenergie, die im Inneren des Instruments reflektiert wird, hauptsächlich von einem hölzernen Resonanzboden, der im Einklang mit den Saiten schwingt. Es ist der Resonanzboden, der akustischen Klavieren ihren ausgeprägten warmen, satten Klang verleiht.

Aber wie funktioniert das in einem Digitalpiano? Nun, jedes Digitalpiano-Modell verwendet ein speziell entwickeltes Lautsprechersystem, um die gespeicherten Sample-Dateien abzuspielen.

Im Gegensatz zu normalen HiFi-Lautsprechern, die Musik und Audio so nah wie möglich am Ausgangsmaterial wiedergeben sollen, werden Digitalpiano-Lautsprecher an bestimmten Orten platziert und ‚abgestimmt‘, um den realistischsten Klang im Vergleich zu einem akustischen Klavier zu erzielen. Der N3X ist ein brillantes visuelles Beispiel dafür, wie seine Lautsprecher positioniert sind, um den Klang eines Flügels so genau wie möglich nachzubilden.

Wo High-End-HiFi-Lautsprechersysteme normalerweise für eine so genannte flache Ansprache ausgelegt sind, sind Digitalpianos für eine leicht farbige Ansprache ausgelegt, um den harmonischen Eigenschaften eines akustischen Klaviers zu entsprechen.

Aus diesem Grund würden die Samples, wenn Sie Ihr Digitalpiano an ein Paar professioneller Studiomonitorlautsprecher anschließen würden, fast identisch mit der Quellaufnahme klingen, aber es würde nicht den Effekt reproduzieren, tatsächlich vor einem Flügel zu sitzen und es für sich selbst zu spielen wie das Digitalpiano.

In Yamahas hochwertigen Digitalpiano-Modellen, einschließlich des CLP775 und CLP785, haben sie auch die Verwendung von taktilen Wandlern eingeführt. Dies sind Geräte, die ähnlich wie Lautsprecher funktionieren, aber anstatt einen Kegel oder eine Membran zur Klangerzeugung zu verwenden, werden sie direkt an einem der Paneele des Digitalpianos befestigt, wodurch das gesamte Paneel vibriert und der Effekt eines Resonanzbodens auf einem akustischen Klavier repliziert wird.