Digitalpiano Klang: So authentisch wie die akustischen Vorbilder?

Digitalpiano-Klang

Wie beim Digitalpiano Klang entsteht wird, welche zwei Methoden grundsätzlich zur Klangerzeugung gibt und mehr - hier erfährst Du es ganz ausführlich

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Warum der Digitalpiano Klang schwer zu simulieren ist

Um zu verstehen, worauf Du in Sachen Digitalpiano Klang zu achten hast, ist ein kleiner Exkurs in die Tonerzeugung eines echten akustischen Pianos oder Klaviers notwendig. Es geht im Folgenden um die Saiten, die Hämmer, die Tasten und die Resonanzen.

Wie entsteht der Ton im akustischen Klavier oder Flügel?

Ein mit Filz bespannter Hammerkopf wird durch den Tastendruck gegen eine oder mehrere Klaviersaiten geschlagen. Die Saiten geraten dadurch in Schwingung und produzieren den Ton, der mittels Resonanzkörper am Klavier verstärkt wird.

Klaviersaiten & Hammermechanik -  Vorbild für Digitalpiano-Klang

Klaviersaiten mit Dämpfer und Hammerköpfen

Je stärker die Saite in Schwingung kommt, umso lauter wird der Ton. Je mehr Saiten gleichzeitig schwingen, umso komplexer und obertonreicher wird das Klangbild.
Lässt Du die Taste wieder los, werden die Saitenschwingungen durch einen Filzdämpfer abgestoppt.

Grundton

Der typische Klavierklang entsteht nicht durch einen definierten Ton wie z.B. bei einer klassischen Orgelpfeife (Sinusschwingung), sondern aus einer Vermischung mehrerer Komponenten.

Der Grundton ist der lauteste hörbare Ton und entsteht durch die »große Schwingung« der Saite. Je länger die Saite ist, umso langsamer ist die Schwingung, umso tiefer ist der Ton.

Obertöne

Eine Saite schwingt zusätzlich in anderen Bereichen und Frequenzen, die Partialschwingungen genannt werden. Außerdem regt sie zudem die benachbarten Saiten zum Mitschwingen an.

Dadurch entstehen die so genannten Obertöne. Diese sind deutlich leiser im Vergleich zum Grundton und dadurch schwerer wahrnehmbar – aber unverzichtbar für den Gesamtklang.

Zusammen mit den Resonanzen des Gehäuses ergibt die Kombination aus Grund- und Obertönen den unverwechselbaren Sound eines Klavieres.

Grundtöne + Obertöne

Schaubild einer Klangmischung aus Grund- und Obertönen

Lesetipp zur Vertiefung: Was sind Obertöne?

Wie entsteht der Digitalpiano Klang?

Anders als beim Flügel oder Klavier gibt es in den E-Pianos keine Saiten und auch keine Hammerköpfe. Für ein dynamisches Klavierspiel auf dem Digitalpiano wird auf digitale Rechenpower zurückgegriffen.

Sensoren an der Digitalpiano Tastatur sorgen für eine Übersetzung der Anschlagsdynamik für die Tonerzeugung. Abhängig vom Anschlagswert (Velocity), der von der Tastatur an den internen Klangprozessor ausgegeben wird, ertönt ein leiser oder lauter Klavierklang und das für den Spieler mit nahezu unmerklicher Verzögerung.

Je nachdem wie gut das gelingt und wie sorgfältig die Velocitywerte an den Tongenerator angepasst wurden, umso authentischer und musikalischer wird das Klangergebnis ausfallen. Die meisten Hersteller haben ihre Hausaufgaben gemacht.

Entwicklung der Digitalpianos

Als das erste elektronische Piano in den 1970ern auf den Markt kam, war von Sampling noch keine Rede. Die Mischung von Grund- und Obertönen wurde auf synthetischer Basis nachgeahmt – also wie bei einem Synthesizer mit Oszillatoren und Hüllkurven. Das Ergebnis des Digitalpianos erinnerte nur bei sehr guter Fantasie an ein echtes Klavier.

Roland EP-10 - Pionier in Sachen E-Piano-Klang

Roland EP-10 aus dem Jahr 1973, erstes elektronisches Piano

Mit der fortschreitenden Entwicklung digitaler Komponenten und verbesserter Rechenpower wurden die Ergebnisse des Klangs besser. Mithilfe von Sampling wird der Klang eines echten Klavieres oder Flügels mit einem oder mehreren Mikrofonen aufgenommen und digital gespeichert. Beim Drücken einer Taste wird das gespeicherte Klangbeispiel reproduziert.

Sampling - Eine mögliche Basis für Digitalpiano-Klang

Mikrofonaufbau bei einem Flügelsampling im H.O.M.E. Studio Hamburg

Historisch gesehen wird an dieser Stelle das E-Piano zum Digitalpiano.

Die ersten Digitalpianos auf Basis von Sampling

Die anfänglich gesampelten Klavierklänge waren besser, aber noch nicht natürlich. Aufgrund der beschränkten Speicherkapazitäten zu jener Zeit führten dazu, dass die Samples stark komprimiert und gekürzt werden mussten.

Damit der Klavierklang überhaupt eine brauchbare Länge bekam, wurde das aufgenommene Klangbeispiel mehrfach hintereinander abgespielt. Das führte anfangs zu hörbaren Loops – weit weg vom tatsächlichen Ausklingverhalten bei Modellen akustischer Pianos.

Yamaha CLP-50 - Klang Digitalpiano

Das Yamaha CLP-50 aus dem Jahre 1985 war eines der ersten Heimpianos mit Samplingtechnologie

Multisampling als klanglicher Durchbruch

Der eigentliche Durchbruch kam erst einige Jahre später mit dem Einzug des Multisampling in die Digitalpianos. Jedem einzelnen der 88 Töne konnten damit mehrere Lautstärkestufen, von leisem bis lautem Anschlag, zugewiesen werden. Je nach Stärke des Tastenanschlags auf dem E-Piano werden diese unterschiedlichen Klangfragmente dann abgerufen und wiedergegeben.

Zeitgleich fanden mit wachsender Leistung der digitalen Bausteine und des Speichervermögens längere Samples den Weg in die verwendeten Klangbibliotheken. Das Ergebnis war ein natürlicheres Ausklingverhalten und damit ein echt anmutender Klavierklang.

Aktuelle Digitalpiano-Klangtechnologie

Aktuell arbeiten viele Digitalpianos mit fünf oder mehr Samples in Stereo pro Taste. Diese erstrecken sich von pianissimo bis fortissimo und decken damit den gesamten Dynamikumfang ab.

Klaviertypische Klangbestandteile wie Gehäuseresonanzen, Hammer- und Dämpfergeräusche werden zusätzlich aufgenommen und mit weiteren Samples oder Simulationen im Digitalpiano abgebildet. All das trägt dazu bei, dass ein Digitalpiano mittlerweile dem akustischen Klavier klanglich sehr, sehr nah kommt.

Yamaha CLP-695 GP

Yamaha CLP-695 GP

In diesem E-Piano werden guter Geschmack und ein hoher Anspruch als Digitalflügel zusammengefasst. Eine hauseigene Technologie sorgt für die Emulation aller klanglichen Eigenschaften eines Flügels: von den Saiten bis zu Resonanzen des Gehäuses. Sechs strategisch platzierte Lautsprecher transportieren den Klang in das heimische Wohnzimmer.

Das binaurale Sampling des hauseigenen CFX-Konzertflügels sorgt für eine räumliche und natürliche Reproduktion des Klangs. Gespielt wird dieses Modell über eine Tastatur mit 88 einzeln gewichteten Tasten in Holzoptik und Druckpunktsimulation.

Wichtigste Features

  • Digitalpiano im Flügeldesign
  • 88 linear gewichtete Tasten mit Hammermechanik und Druckpunkt
  • 256-stimmige Polyphonie
  • 49 Klangfarben (+ 480 XG Voices, + 14 Drum Kits)
  • 6-Wege Lautsprechersystem
  • MIDI (In/Out/Thru) + USB-MIDI
  • Eingebautes Audio-Interface (USB-Audio)
  • Preis: 7.499 Euro

Wie unterscheidet sich der Klang verschiedener Hersteller?

Vorweg darf erwähnt werden, dass nahezu alle Hersteller mit dem gerade beschriebenen Verfahren arbeiten. Die Unterschiede kommen unter anderem von der Auswahl der gesampelten Originale.

Einige Unternehmen stellen akustische Pianos und Klaviere her, die selbstverständlich für den Digitalpiano-Klang Pate stehen. Hersteller, die keine eigene Akustiksparte haben, sampeln andere namhafte Instrumente.

Beim Grundklang entscheidet – wie so oft – der persönliche Geschmack.

Wer sampelt was?!

  • Yamaha – Konzertflügel von Yamaha und Bösendorfer
  • Kawai – Konzertflügel von Kawai und Shingeru Kawai
  • Roland – Ein Mash-Up verschiedener Konzertflügel bzw. Modeling
  • CASIO – Konzertflügel von Steinway, Bechstein und Bösendorfer
  • Gewa – Konzertflügel der Steinway D-Serie

Wie Polyphonie den Digitalpiano Klang beeinflusst

Der Begriff Polyphonie geistert durch alle Webseiten, Prospekte und Kaufberatungen – und er wirkt sich auf die Natürlichkeit des Spielverhaltens eines Digitalpianos aus. Beleuchtet man den Begriff genauer, kommt es häufig zu einem Verständnisproblem.

Denn: Die rechnerische Polyphonie hat mit der echten Polyphonie nicht viel zu tun.

Was ist Polyphonie?

Die Polyphonie gibt an, wie viele Töne ein Digitalpiano gleichzeitig reproduzieren kann.

Was ist echte Polyphonie?

Die echte Polyphonie besagt, wie viele Tasten ich insgesamt drücken kann, bevor bereits klingende Töne abgeschnitten werden.

Wie viel Polyphonie braucht mein Digitalpiano?

Fortgeschrittene Spieler nutzen gerne das Haltepedal, auch Dämpferpedal, Sostenutopedal. Dieses sorgt dafür, dass bereits angeschlagene Töne weiterklingen. Neu angespielte Töne kommen dann zu diesen hinzu. Die Kapazitäten eines Digitalpianos in Sachen Polyphonie können so schnell erschöpft sein – auch wenn die Polyphonie mit einem Wert von über 128 angegeben ist. Zur Erinnerung: Ein Piano hat maximal 88 Tasten.

Was alles auf die Polyphonie geht

Ein modernes Digitalpiano nutzt pro Ton mehrere Samples simultan. Hinzu kommen klaviertypische Geräusche und Resonanzen, die ebenfalls von der Tonerzeugung abgespielt werden müssen.

Das bedeutet, dass mit dem Druck einer einzigen Taste unter Umständen gleich mehrere Töne auf die Polyphonie gerechnet werden müssen – und das addiert sich schnell auf.

In der Praxis reicht die von den Herstellern zur Verfügung gestellte Polyphonie für das Spielen von Klavierstücken für die meisten Spieler aus. Bei genauerem Hinhören kann es bei intensiver Pedalnutzung mit komplexen Akkordclustern oder Glissandi schon hörbare Verluste geben.

Hochwertige, aktuelle Instrumente bieten eine Polyphonie jenseits der 200. Damit ist man immer auf der sicheren Seite.

V-Piano - Modeling für authentischen Digitalpiano Sound

Beim Modeling im V-Piano können Klangbestandteile bis ins kleinste Detail editiert werden.

Modeling für den Digitalpiano Klang

Eher exotisch muten derzeit noch E-Pianos an, deren Tonerzeugung auf »Physical Modeling« basiert. Anders als beim Sampling werden bei dieser Technologie keine vollständig aufgenommenen Klaviertöne zur Klangerzeugung genutzt.

Stattdessen werden Basiswellenformen und Algorithmen verwendet, die den Klavierklang auf rechnerische Weise in Echtzeit nachbauen – also modellieren.

Vorteile in den Obertönen beim Modeling

Dieses Verfahren hat einige Vorteile, besonders beim Zusammenklang mehrerer Töne und dem dadurch entstehenden Obertonspektrum. Bei einem gesampelten Klavier können lediglich zuvor aufgenommene Einzeltöne wiedergegeben werden. Im Gegensatz zu echten Pianos ändern diese sich beim Spielen von Akkorden oder mehreren Tönen nicht mehr.

Das Modeling erzeugt unterschiedliche Obertonstrukturen, die von den gespielten Tönen abhängen. Hierbei kann berücksichtigt werden, dass sich die Saitenschwingungen im echten Piano gegenseitig beeinflussen.

Ein weiterer Vorteil für den Nutzer liegt darin, dass er den Klang sehr flexibel und individuell seinen Vorlieben anpassen kann.

Polyphonie & Dynamik bei Modeling Digitalpianos

Bei der Tonerzeugung über Modeling spielt Polyphonie keine Rolle. Da kaum speicherfressende Samples zum Einsatz kommen, kann der Prozessor sehr viele Töne gleichzeitig erzeugen.

Die dynamische Klangentwicklung erfolgt stufenlos, da diese immer algorithmisch berechnet wird. Das im Gegensatz zu einem Digitalpiano mit Sampling, das die Dynamik durch die Auswahl eines passenden Samples aus pianissimo, piano, mezzoforte, forte und fortisssimo wiedergibt.

Dadurch entsteht ein sehr variabel spielbarer Klavierklang, der sich sehr stark an die eigene Spielweise anpasst – so wie beim echten Klavier.

Ist Modeling dem Sampling überlegen?

Leider hat das Modeling auch einen nicht unbedeutenden Nachteil. Denn in Bezug auf die Natürlichkeit des Klangs kann es mit dem Sampling nicht mithalten. Logisch, denn selbst ein schlecht aufgenommenes akustisches Klavier wird immer echter klingen als ein virtuell erzeugter Ton.

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