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Está muy bien hablar de Teclas Ponderadas Graduadas Lineales, Tacto sensible a la velocidad, Muestreo de teclas desactivadas, etc., pero ¿qué está pasando realmente en el interior de un piano digital? Este blog pretende responder a los misterios de cómo funcionan los pianos digitales.

Parte 1-Sensación y teclas ponderadas

Así que comencemos con la pregunta más común: ¿qué hace que un piano digital se sienta realmente como un piano de cola acústico?

Primero, echemos un vistazo a cómo funciona el mecanismo de llave/martillo para un piano de cola.

He simplificado el mecanismo sustancialmente para que sea más fácil ver cómo funciona fundamentalmente (También tenga en cuenta que la parte frontal de la tecla se ha cortado para los fines del diagrama). En resumen, tiene una llave que se mueve alrededor de un punto de pivote, o «punto de apoyo», que, cuando se presiona, activa un intrincado mecanismo de palanca que empuja contra el conjunto del martillo.

La cabeza del martillo golpea la cuerda y retrocede rápidamente para permitir que la cuerda vibre libremente.

Ahora echemos un vistazo al mecanismo de llave NWX de Yamaha. Al igual que con un piano acústico, tienen una tecla que se mueve alrededor de un pivote/punto de apoyo, y un ‘martillo’ accionado por un mecanismo de palanca simple que en lugar de golpear una cuerda, golpea una almohadilla de fieltro colocada encima de ella. Los martillos para este mecanismo son ganchos de acero, y es su peso lo que le da a la cama de llaves una «sensación de peso» a medida que regresan a su posición de descanso a través de la gravedad.

(Además de esto, los teclados NWX también cuentan con un resorte debajo de la tecla, para proporcionar una contrafuerza más directa e instantánea contra la tecla).

En este caso, el peso de cada tecla está relacionado con la longitud del gancho de acero, por lo que en los modelos con teclas graduadas, encontrará ganchos más largos para las notas más bajas y ganchos más cortos para las notas más altas.

Para el mecanismo de escape, Yamaha ha diseñado una solución ingeniosa para imitar la sensación de que el martillo se retrae de una cuerda, sin tener que mover el martillo en absoluto. En su lugar, utilizan una membrana de goma debajo de la llave, que ofrece una breve resistencia cuando la llave está casi completamente presionada, dando la impresión de que el martillo ha retrocedido.

Para que los pianos digitales permanezcan compactos y livianos, en casi todos los casos, las teclas son mucho más cortas que las que se encuentran en los pianos de cola, y el mecanismo de martillo se encuentra a menudo debajo de ellos, accionado por la parte delantera de la tecla presionando hacia abajo, en lugar de la parte trasera de la tecla elevándose.

Sin embargo, una excepción notable a esto se encuentra en los modelos Premium AvantGrand de Yamaha, que utilizan efectivamente un mecanismo de martillo de piano de cola completo (excluyendo los modelos NU, ya que tienen como objetivo replicar el toque más ligero de un piano acústico vertical), proporcionando la sensación más realista y auténtica de cualquiera de sus pianos digitales.

Parte 2-Sensibilidad al tacto (velocidad)

A diferencia de las cuerdas, la mayoría de los pianos digitales utilizan sensores eléctricos o almohadillas de contacto para detectar cuando se ha presionado una tecla. A continuación se muestra una tira de contacto de goma contra la que presionaría una tecla para activar una almohadilla de contacto eléctrico.

En la parte inferior de la tira, se puede ver que están recubiertas con una tinta conductora, que activará el contacto eléctrico cerrando efectivamente un circuito que se correlaciona con la tecla específica (esta es también una forma muy similar en la que funcionan los teclados de membrana para computadoras).

Pero es posible que se pregunte, ¿cómo sabe el sensor lo fuerte que estoy tocando? Bueno, es posible que haya notado que hay dos puntos en la tira de contacto que están recubiertos con la tinta conductora, que corresponden a dos almohadillas para cada llave.

La tira de contacto se coloca de una manera específica para que la tira de goma presione hacia abajo sobre una almohadilla antes que la otra. Esto permite al piano medir el tiempo entre las dos teclas que se activan, y después de algunas matemáticas de lujo, calcula la velocidad a la que se presionó la tecla.

Sin embargo, un pequeño número de modelos de piano digital utilizan diferentes métodos de gatillo de teclas, y una vez más los modelos AvantGrand de Yamaha son un gran ejemplo. En lugar de una membrana y contactos eléctricos, optan por un sensor de fibra óptica, a través del cual pasa una pequeña pestaña de metal en la parte superior del martillo.

Sin necesidad de contacto físico, el sensor de fibra óptica es capaz de detectar cuándo el martillo ha alcanzado una posición determinada y a qué velocidad viajaba, detectando cuándo el sensor estaba oscurecido por la lengüeta metálica del martillo. Este uso de un disparador sin contacto también significa que no hay interferencia con la sensación de la acción clave.

Parte 3-Muestras

Así que ahora que tenemos una sensación agradable, y el piano es capaz de determinar qué tan fuerte o suave estamos tocando, ¿cómo se traduce esto en realidad al sonido que se produce?

Es posible que haya escuchado que los pianos digitales nunca se desafinarán, pero muchas personas a menudo sienten curiosidad por saber por qué es esto.

Cuando presiona una tecla en un piano digital, reproducirá una «Muestra», que es un archivo de sonido especializado de un instrumento que toca la misma nota al mismo volumen. Las muestras para el piano de cola CFX de Yamaha, por ejemplo, se habrán grabado en un piano CFX seleccionado a mano, en una habitación determinada y en condiciones muy específicas.

Es común usar una configuración de múltiples micrófonos al grabar muestras de instrumentos (particularmente acústicos), y especialmente para pianos, para capturar el sonido de cada parte del gabinete y las cuerdas, así como de diferentes posiciones dentro de la habitación en la que se grabó.

Se grabarán múltiples variaciones de cada nota, de fuerte a suave y sostenida a amortiguada, etc., para construir un amplio espectro de entonaciones de volumen diferentes y rango de expresión para cada una.

Cuando tocas una nota en un piano digital, se reproducirán varias muestras del piano real que se grabó, para proporcionar una intensidad de nota precisa, pero también incluir aspectos más matizados, como las cuerdas adyacentes que resuenan junto a la nota que estás tocando.

Tener una colección de múltiples samples para cada tecla no solo mejora la autenticidad del sonido, sino que también proporciona un margen para permitir al jugador ajustar el sonido del piano como desee y alterar diferentes parámetros, como la posición de la tapa.

Es importante tener en cuenta que la calidad de la muestra es un factor importante para juzgar la calidad de un piano digital, ya que los modelos más caros tendrán muestras de mayor calidad y/o una mejor «tecnología de muestreo» que ocupa mucho más espacio en la memoria interna de los instrumentos. La calidad de la muestra se ve afectada principalmente por la compresión de datos que se utiliza en los archivos de muestra, y en cierta medida, los micrófonos y la sala en la que se grabó inicialmente el instrumento pueden tener un efecto.

Parte 4-Altavoces

Por lo tanto, podemos replicar la sensación de un piano de cola real y capturar su sonido, pero ¿cómo lo traducimos en realidad al sonido que escuchamos de un piano digital?

Para pianos acústicos, cuando una cuerda es golpeada por un martillo, vibra, generando energía sonora que se refleja dentro del instrumento, principalmente en una «caja de resonancia» de madera, que resuena al unísono con las cuerdas. Es la caja de resonancia la que da a los pianos acústicos su sonido cálido y rico distintivo.

Pero, ¿cómo funciona esto en un piano digital? Bueno, cada modelo de piano digital utiliza un sistema de altavoces especialmente diseñado para reproducir los archivos de muestra almacenados.

A diferencia de los altavoces de alta fidelidad normales, que están diseñados para reproducir música y audio lo más cerca posible del material de origen, los altavoces de piano digitales se colocan en lugares específicos y están «afinados» para proporcionar el sonido más realista en comparación con el de un piano acústico. El N3X es un brillante ejemplo visual de cómo se colocan sus altavoces para recrear el sonido de un piano de cola lo más cerca posible.

Mientras que los sistemas de altavoces de alta fidelidad de gama alta generalmente están diseñados para tener lo que se conoce como una respuesta «plana», los pianos digitales están diseñados para tener una respuesta ligeramente «coloreada», para que coincida con las cualidades armónicas de un piano acústico.

Debido a esto, si conectara su piano digital a un par de altavoces de monitor de estudio profesionales, las muestras sonarían casi idénticas a la grabación de origen, pero no replicarían el efecto de sentarse frente a un piano de cola y tocarlo por sí mismo como lo haría el piano digital.

En los modelos de piano digital de alta especificación de Yamaha, incluidos el CLP775 y el CLP785, también han introducido el uso de transductores táctiles. Estos son dispositivos que funcionan de manera similar a los altavoces, pero en lugar de usar un cono o diafragma para producir sonido, se conectan directamente a uno de los paneles del piano digital, haciendo que todo el panel vibre, replicando el efecto de una caja de resonancia en un piano acústico.