Physical Modelling vs. Multisampling

[Endorf]

Physical Modelling vs. Multisampling
oder "Der fehlende Raum"


Dank Physical Modelling ist es möglich das Klangverhalten der verschiedenen Lautstärken eines Klaviertons fließend wiederzugeben. Kawai zeigt seit Jahren mit seinen Digitalpianos, das dies mit nur einem einzigen Sample pro Taste möglich ist.

Yamaha bleibt seiner Multi-Samplingtechnik treu und arbeitet bei seinen Topmodellen mit mehreren Samplestufen pro Taste, wie auch Roland in seinem RX700 (3 oder 4 Layer pro Taste).
Damit jedoch keine Brüche im Klang entstehen, nimmt man hier dynamisch meist sehr dicht beieinander liegende Dynamikstufen auf (Yamaha: mf, f, ff), zwischen denen dann mittels Multipass-Filtern übergeblendet wird.

Doch sehe ich folgendes Problem:
Bei jeder Lautstärke ändert sich beim akustischen Instrument neben der Klangfarbe (und Tonhöhe) auch das Abstrahlverhalten durch den Instrumentenkorpus.
Mancher Oberton eines Grundtons kommt eher von rechts, mancher von links,

weiter vorne, oder weiter hinten im Instrumentenkorpus.
Die vielen Obertöne des einzelnen Klaviertons geben daher ein einzigartiges Klangbild bei jeder Lautstärke, das sich bei Akkorden quasi grenzenlos potenziert! Dies ermöglicht, dass man nahezu gleiche Lautstärken eines Klaviertons durchaus als unterschiedlich wahrnimmt - das Klangspektrum baut sich jeweils anders im Raum auf.

Sampling mit Physical Modelling kann zwar das Verhalten der Obertöne mathematisch nachbilden, aber das räumliche Verhalten bleibt dabei prinzipiell zunächst unberücksichtigt.
Der Vorteil des PM liegt in einer höhere Bandbreite im Toncharakter (heller, höher) zwischen leisen und lauten Tönen. Jedoch baut sich ein leiser, weicher Ton räumlich auf nahezu die gleiche Art und Weise auf wie ein lauter, harter Ton.

Instrumente mit verschiedenen Layern pro Taste haben hier gegenüber einen "räumlichen Vorteil", wobei dieser sich bei lediglich 3 Layern pro Taste natürlich in Grenzen hält. Erst gesamplete Instrumenten mit deutlich über 10Layern pro Taste können den "Instrumentenraum" ansatzweise simulieren...

Bei dem reinen PM Piano von "Pianoteq" muss ich allerdings zugeben, dass an diesem Problem anscheinend gearbeitet wurde. Auch wenn ich den Klang sehr synthetisch finde, so nimmt man doch sehr viel deutlichere Unterschiede in der räumlichen Darstellung von Lautstärken wahr, als bei Instrumenten, die PM und Samples mischen. Leider kann ich das nur nach den Audiodemos beurteilen, da der Demo-Download nicht funktioniert.
Bei den reinen PM-Instrumenten sollte es möglich sein, die einzelnen Teiltöne im Raum genau zu positionieren (wenn ich das richtig sehe, wirbt Pianoteq sogar damit). Demnach sollte ein reines PM-Piano einem Mischklang aus Samples und PM in dieser Hinsicht überlegen sein. Ein rein samplebasiertes Instrument hingegen benötigt dagegen sehr viele Layer um das gleiche klanglich-räumliche Resultat erzielen zu können.


Gruß, Endorf

 

[andi.k]

Weiss nicht wie realistisch das ist, aber bei GEM wird das Stereo-Image des Steinway und des Fazioli auf jeden Fall auch über ein mathematisches Modell erzeugt (die zugrundliegenden Samples sind glaub ich sogar nur "Mono"). Z.b. kann man bei den tiefen Tasten die Töne genauer lokalisieren, wenn man sie leise spielt. Bei vollem Anschlag kommen Obertöne hinzu, die mehr von rechts kommen.

Was aber auch eine wesentliche Rollen spielen dürfte ist die Art, wie der Ton zum Ohr kommt: Lautsprecher? Wo stehen die? Oder Kopfhörer? Dann wird's richtig kompliziert.... Hab da so ein Gerücht gehört, dass von GEM ein neues Piano kommt, das echten Mehrkanal-Surround hat

Langfristig glaub ich, dass die Modelle und die Technik mit der Zeit so komplex und damit realistisch werden, dass über PM nur noch das Original drübergeht.

 

[mazzemusic]

Was findest Du denn bei Pianoteq synthetisch? Und warum stört die ausgerechnet der fehlende Raum - das ist ja grad der Vorteil von PM?

Ist halt immer etwas Geschmackssache. Mich jedenfalls hat es am Wochenende fast aus den Socken gehauen als ich das Pianoteq-Modul ausprobierte. Da kann man ruhig von einem Quantensprung reden. Und Sachen wie die Härte des Hammerkopfs per Regler einstellen ist - ja halt eben der Hammer!

 

[Endorf]

Nun ja, für mich klingt Pianoteq - zumindest in der Mittellage - einfach nicht nach einem echten Klavier! Dafür kenne ich das Original zu gut).
Und der Raum des Instrumentenkopus und die Art und Weise wie sich darin die Obertöne entwickeln, gehören für mich nunmal zum Instrument dazu.Geschmackssache. Aber dass Pianoteq schon sehr nahe am Original dran ist muss ich zugeben...

Endorf

 

[Froschkapitaen]

...
Langfristig glaub ich, dass die Modelle und die Technik mit der Zeit so komplex und damit realistisch werden, dass über PM nur noch das Original drübergeht.

Erstens das und zweitens sind wir auch ziemlich am Ende des machbaren angekommen. Die Qualität wird niemals über die einer guten Aufnahme hinausgehen können. Es sind immernoch Lautsprecher die hier die Luft bewegen, keine Saiten.

 

[Endorf]

Bereits der Grenze des Machbaren? Ich hoffe doch nicht)! Das dachte man Ende der 80ger auch, als erstmalig pro Oktave ein Ton in einer Lautstärkestufe gesamplet hat...

Es es ja tatsächlich soweit, dass man einen in vielen Dynamikstufen gesampleten Flügel kaum noch von einer CD-Aufnahme unterscheiden kann. Bei PM ist es m.E. noch nicht ganz so weit, aber das kommt noch.
An diesem Punkt sollten dann neue Konzepte für Raumsimulationen einsetzen: an Piano-Klang angepasste Sourround-Kopfhörer und ein Lautsprechersystem für D-Pianos, dass die Obertöne wirklich in ihrer Lage im Flügel wiedergeben kann (entweder durch Berechnungen oder mit einer Phalanx aus 20 Lautsprechern...).
Ganz so "lebendig" wie das Vorbild wird das vermutlich nie klingen, aber es wird doch näher an das Original heranrücken als heute.

Endorf

 

[lucjesuistonpere]

Auch selbst bei neumodischen VST-Samples kann ich oft noch zwischen virtueller und echter Einspielung unterscheiden. Dazu brauch ich dann aber auch einen direkten A-B-Vergleich. Auf der Homepage von PMI gibt es einen solchen zwischen der hauseigenen Bösendorfer-Bibliothek und einem echten Bösendorfer. Ich hab das schon noch rausgehört, irgendwie können die Samples im Zusammenklang der Töne nicht die Original-Aufnahme erreichen. (Könnte mir das gut durch die räumliche Verteilung der Saiten im Korpus und dadurch entstehende Phasenauslöschungen erklären, vielleicht ist auch das, was Endorf angeführt hat, der Grund)

Physical Modelling ist noch längst nicht ausgereift, Pianoteq klingt grottig und ich bin skeptisch, ob man in näherer Zukunft schon Modelle für die Feinheiten und Details des Pianoklangs hat, die gerade das Spielgefühl ausmachen, wenn ich mir z.B. ansehe, daß es der Physik bis heute nicht gelungen ist, eine Theorie des schweren unsymmetrischen Kreisels zu entwickeln.

 

[Joe P.]

Pianoteq 5 steht kurz vor dem Launch! Wenn der Fortschritt ähnlich gravierend ist wie zwischen Version 3 und 4, wird es eng für die Samples dieser Welt.

 

[FantomXR]

Die Samples, die auf dem Markt sind, sind doch schon unglaublich gut. Ich war von NI The Giant sehr begeistert und die Samples der Firma Imperfect Samples sind auch absolute Oberklasse. In meinen Augen spielen, wie oben schon erwähnt, ganz andere Faktoren eine Rolle. Spielt man die Sounds über eine PA, geht vieles verloren (auch bei einem echten Flügel). Zu Hause über die alten AKG Kopfhörers vom Papa darf man evtl. auch keine Klangwunder erwarten. Über welche Tastatur wird der Sound gespielt? Auch hier gibt es immense Unterschiede. Nicht zu unterschätzen: The fingers are the singers. Setze zwei verschiedene Pianisten vor ein Instrument und sie werden beide das Instrument unterschiedlich klingen lassen. Faktoren, wie z.B. wo schlage ich die Taste eigentlich an? Mehr an der Tastenlippe vorne oder gehe ich tief in das Instrument. Das macht bei einem Flügel einen Unterschied, ist aber bisher nicht in VST / AU umsetzbar... auch für PM nicht.

Wer braucht Klaviersounds:
a.) Der Live-Keyboarder
b.) Die Kinder, die zu Hause über Kopfhörer spielen und üben sollen
c.) Studios, die sich keine echten Flügelaufnahmen leisten können

zu a.) es gibt immer noch Leute, die das Triple Strike Piano live spielen... klingt furchtbar in meinen Ohren, aber im Bandkontext total brauchbar... da ist es egal, ob da PM am Start ist.
zu b.) Ich habe eine Zeit lang in einem Musikhaus gearbeitet. Das Bewusstsein für guten Sound ist bei 90% der Kundschaft nicht vorhanden. Viele haben nicht mal den Unterschied zwischen Yamaha und Roland gehört... also auch hier spielt es anscheinend keine Rolle
zu c.) Das ist der einzige Punkt, an dem ich es einsehe aber selbst da sind die Librarys mittlerweile so weit, dass ich z.B. keinen Unterschied mehr höre. Und wer fette Flügelaufnahmen haben will, sollte sich auch am entsprechendem Instrument austoben.

Fazit: Es ist doch letztlich egal, ob bald wieder eine 50GB Grand Piano Sample Library oder ein Pianoteq v15 herauskommt. Entscheidend sind da ganz andere Dinge.

Da fällt mir noch ein Vergleich ein: Es soll doch nun diesen highquality-Audioplayer geben, mit dem es wohl wieder möglich sein soll, sich unterwegs FLACs anzuhören mit besserer Qualität als CD. Aber um das überhaupt wahrzunehmen brauchts 1.) ein gutes (oder ab einem gewissen Punkt gar geschultes) Gehör und 2.) entsprechende Kopfhörer. Wer gibt denn heutzutage noch Geld für gute Kopfhörer aus? (außer wir Musiker...)

 

[DieterB]

... Faktoren, wie z.B. wo schlage ich die Taste eigentlich an? Mehr an der Tastenlippe vorne oder gehe ich tief in das Instrument. Das macht bei einem Flügel einen Unterschied, ist aber bisher nicht in VST / AU umsetzbar ...
...
Da fällt mir noch ein Vergleich ein: Es soll doch nun diesen highquality-Audioplayer geben, mit dem es wohl wieder möglich sein soll, sich unterwegs FLACs anzuhören mit besserer Qualität als CD.

Diese beiden Aussagen sind für mich ganz nicht nachvollziehbar.

Was außer den mechanischen Parametern (Geschwindigkeitsverlauf der Taste beim niederdrücken) soll den Klang bei einem akustischen Gerät beeinflussen? Dass dieser Verlauf in der Mitte der Taste anders passiert als am Ende ist schon klar, aber es ergibt sich damit eben ein anderer messbarer Verlauf. Je besser das Sensoren messen können umso genauer wird man den Unterschied auch elektronisch umsetzten können. Natürlich gehört dazu auch eine Tastatur, die von den mechanischen Eigenschaften einem Flügel sehr Nahe kommt (auch dieser Sektor wird es ja immer besser) und vor allem auch eine Software, die das berücksichtigt - und das ist dann sicher ein immenser Vorteil des Physical Modelling und mit noch so viel TB samplings nicht zu machen.
...
Das zweite (FLAC) gehört für mich in den Bereich "Kabelklang" ... (aber lassen wir das )

Zu deiner Grundaussage: da ist natürlich viel drann.
Auch mich begeistert das eher von der technischen Seite, dass man da mechanisch erzeugtem Klang schon so nahe kommt. Und der Studio-Bereich wird wohl wirklich der interessanteste sein. Schon allein aufgrund der vielen Parameter, mit denen man diese Klangerzeugung beeinflussen kann. Wenn ich denke wie viel Aufwand da mit diversen Plugins betrieben wird, ist der bessere Weg sicher gleich bei der Erzeugung.

 

[Joe P.]

Bislang war die, ich nenn sie mal, alternative Erzeugung von Klavierklängen geprägt vom Kompromiss zwischen möglichst echtem Klang und Spielgefühl.

Auch ich finde, dass Sample Libraries noch? am realsten klingen, jedoch hab ich noch nie das Spielgefühl eines echten Klaviers mit ihnen gehabt. Auf der anderen Seite spielen sich viele Digitalpianos wie echte Klaviere, ich finde jedoch keines klingt wirklich überzeugend.

Live ist es eh meistens viel zu laut um irgendwas beurteilen zu können. Da geht es leider eher um das sinnfreie Wort "Durchsetzungsfähigkeit". Das gute am Triple Strike Piano ist, dass es relativ resistent gegen ungekonnte Eingriffe des Tonmanns ist.

Ich bin weiß Gott keiner dieser Pianoteq-Jünger, allerdings spielt es sich ähnlich direkt wie ein echtes Klavier, ist nur ein paar MB groß und im Nu geladen. Wenn jetzt noch der Sound stimmt, würde ich es ausschließlich einsetzen.

Wenn der Klang und das Spielgefühl hinreichend nachempfunden sind, kommt dann die Geschmackssache dazu.

By the way: Ich glaube eher, dass vielen Kindern der Unterschied zwischen Roland und Yamaha egal ist, weil sie eh (noch) nicht freiwillig Klavier spielen .

 

[FantomXR]

Was außer den mechanischen Parametern (Geschwindigkeitsverlauf der Taste beim niederdrücken) soll den Klang bei einem akustischen Gerät beeinflussen? Dass dieser Verlauf in der Mitte der Taste anders passiert als am Ende ist schon klar, aber es ergibt sich damit eben ein anderer messbarer Verlauf.

Dank deiner Finger und der Taste hast du eine unmittelbare Verbindung zum Hammer. Alles, was auf der Taste gemacht wird, bekommt der Hammer natürlich mit und schlägt die Saite entsprechend an. Das kann man schlichtweg momentan nicht umsetzen. Es ist egal, wo du die Taste anschlägst, es ist immer eine berechnete Velocity, mit der danach das Sample abgespielt wird... jedoch immer das gleiche (egal ob Velocity 60 vorne an der Taste oder hinten). Am richtigen Flügel macht das aber dennoch einen Unterschied.

Auch ich finde, dass Sample Libraries noch? am realsten klingen, jedoch hab ich noch nie das Spielgefühl eines echten Klaviers mit ihnen gehabt. Auf der anderen Seite spielen sich viele Digitalpianos wie echte Klaviere, ich finde jedoch keines klingt wirklich überzeugend.

?!? Völlig rätselhaft für mich. Keines der auf dem Markt sich befindenden DPianos spielt sich wie ein Klavier / Flügel (abgesehen vllt. von der AvantGrand Serie...).
Nach der Aussage hättest du also das perfekte Imitat, wenn ein Digitalpiano nimmst und es per MIDI an Software anbindest...

By the way: Ich glaube eher, dass vielen Kindern der Unterschied zwischen Roland und Yamaha egal ist, weil sie eh (noch) nicht freiwillig Klavier spielen .

Meine Aussage war keinesfalls auf Kinder bezogen sondern grundsätzlich auf die Kundschaft. Dass die Kinder nicht Klavier lernen wollen und dennoch dazu gedrängt werden ist schlimm...

 

[Joe P.]

?!? Völlig rätselhaft für mich. Keines der auf dem Markt sich befindenden DPianos spielt sich wie ein Klavier / Flügel (abgesehen vllt. von der AvantGrand Serie...).

Naja gut, vielleicht nicht 100% wie ein Klavier, aber hinreichend. Ich habe jedoch schon Digipianos gespielt, die sich für mich besser anfühlten als mach echtes Klavier.

Nach der Aussage hättest du also das perfekte Imitat, wenn ein Digitalpiano nimmst und es per MIDI an Software anbindest...

So einfach ist das leider nicht. Ich hab es jedenfalls noch nicht geschafft, eine dermaßen gute Verbindung zwischen Klang und Tastatur herzustellen wie mit einem Digipiano. Deshalb spiele ich meine Sachen mit dem internen Sound meines Digipianos ein, nehme aber nur eine Midispur auf und lege dann das Plugin drauf.

 

[FantomXR]

Ja, die Anpassung spielt eine riesige Rolle. Damit beschäftige ich mich das letzte halbe Jahr und bin nun bei einer DIY Lösung angelangt. Bis Ende März soll das fertig sein... wir werden sehen. Den Punkt sollte man also auch nicht außer Acht lassen... die Faktoren, die den Klang eines Softwareinstruments beeinflussen, sind viele...

 

[DieterB]

Es ist egal, wo du die Taste anschlägst, es ist immer eine berechnete Velocity, mit der danach das Sample abgespielt wird... jedoch immer das gleiche (egal ob Velocity 60 vorne an der Taste oder hinten). Am richtigen Flügel macht das aber dennoch einen Unterschied.

Vielleicht lehne ich mich da zu weit aus dem Fenster, aber genau das bezweifle ich. Es macht natürlich einen unterschied, wenn du mit der gleichen Kraft in der Mitte der Taste oder am Ende der Taste drückst. Aber daraus resultiert natürlich auch wieder nur eine unterschiedliche Geschwindigkeit, mit der der Hammer die Saiten trifft. Wenn du mit unterschiedlicher Kraft an unterschiedlichen Stellen der Taste die gleiche Velocity produzierst, weiß ich nicht woher ein anderer Klang kommen soll?

- - - aktualisiert - - -

Nachtrag: dafür ist natürlich einiges an Sensorik gefordert.
Kennt hier eigentlich jemand das alpha: http://www.alpha-piano.com/de/alpha-pianos/alpha-pianos-beschreibung , dass ja da ganz neue Wege verspricht?

 

[Leef]

Da fällt mir noch ein Vergleich ein: Es soll doch nun diesen highquality-Audioplayer geben, mit dem es wohl wieder möglich sein soll, sich unterwegs FLACs anzuhören mit besserer Qualität als CD. Aber um das überhaupt wahrzunehmen brauchts 1.) ein gutes (oder ab einem gewissen Punkt gar geschultes) Gehör und 2.) entsprechende Kopfhörer. Wer gibt denn heutzutage noch Geld für gute Kopfhörer aus? (außer wir Musiker...)

Du meinst bestimmt heise.de: "High-End-iPod" Pono wird gebaut

Das erinnert mich an einen Leserkommentar dazu, der mir damals den Tag versüßt hat. Treffender kann man es mM nach nicht ausdrücken!

Neil Young: Ja, das ist genau der High-End-Sound, den ich meine
Tontechniker: Mach doch erst mal die Verpackung von den Kopfhörern ab, bevor du sie aufsetzt

 

[stuckl]

Ich wollte das auch schon erwähnen mit dem High-End Pono.

Ne, das mit dem Tontechniker ist doch Polemik. Der Sound wird wirklich besser sein!

 

[DschoKeys]

Da fällt mir noch ein Vergleich ein: Es soll doch nun diesen highquality-Audioplayer geben, mit dem es wohl wieder möglich sein soll, sich unterwegs FLACs anzuhören mit besserer Qualität als CD. Aber um das überhaupt wahrzunehmen brauchts 1.) ein gutes (oder ab einem gewissen Punkt gar geschultes) Gehör und 2.) entsprechende Kopfhörer

Nicht nur das! Man braucht vor allem erstmal entsprechend aufgenommenes/bearbeitetes/gemastertes Audio-Material, um den angeblichen Vorteil von "High-Res" überhaupt nutzen zu können. Wo man dieses Material jetzt nun genau herbekommen will (bei der grausamen tontechnischen Qualität vieler heutiger Alben) wird wahrscheinlich auf immer und ewig ein Rätsel bleiben...abgesehen davon, dass das hörtechnisch wohl wirklich in die Kategorie "Kabelklang" fallen dürfte (damit ist nicht FLAC an sich, sondern "High-Res" gemeint!).

BTW: Wenn die damit werben würden, dass das Ding "analoger als Vinyl" klingt, würden die bestimmt _noch_ mehr davon verkaufen!

@FantomXR: Auf Deinen Bericht zur DIY-Lösung freue ich mich!

Viele Grüße,

Jo

 

[Yocker]

Vielleicht lehne ich mich da zu weit aus dem Fenster, aber genau das bezweifle ich. Es macht natürlich einen unterschied, wenn du mit der gleichen Kraft in der Mitte der Taste oder am Ende der Taste drückst. Aber daraus resultiert natürlich auch wieder nur eine unterschiedliche Geschwindigkeit, mit der der Hammer die Saiten trifft. Wenn du mit unterschiedlicher Kraft an unterschiedlichen Stellen der Taste die gleiche Velocity produzierst, weiß ich nicht woher ein anderer Klang kommen soll?

Ich denke nicht, dass du dich da zu weit aus dem Fenster lehnst. Wenn ich das richtig verstehe hat der Hammer ja (außer vielleicht bei einer beschädigten Mechanik o.ä.) nur einen möglichen Weg zur Saite, somit unterscheiden sich "verschiedene Anschläge" eben nur von der Velocity. Was das Spielgefühl, abgesehen davon dass ein gesampletes/simuliertes Instrument nie alle Details eines realen bringen kann - vor allem ausmacht ist denke ich vor allem die wirklich mechanische Klangerzeugung, also dass das gesamte Instrument in Vibration versetzt wird.
Das Alpha Piano wirkt von der Idee auch ganz interessant. Sieht für mich mit dem Design nach einer Art Premium-Homepiano aus, womit ich definitiv NICHT sagen will, dass mir das Design gefällt . Aber für den Sektor wäre es auch interessant zu wissen ob es (gute!) Lautsprecher eingebaut hat. Um es Live zu nutzen sieht es für mich doch zu schwer aus wenn man es transportieren will.

 

[maurus]

Man darf nicht vergessen, dass der Klang eines Klaviers nicht nur durch die angeschlagene Saite entsteht. Über das ganze Instrument hinweg entstehen selbst beim Einzelton eine Vielfalt von (z. T. schwachen) Resonanzen. Diese werden auch durch die Anschlagsgeräusche der Mechanik angeregt, nicht allein durch die vom Hammer getroffene Saite. Gerade während des hochkomplexen Einschwingvorgangs haben solche Effekte einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf unsere Klangwahrnehmung.