Warum ist ein simples Klavier mit klassischer Synthese so schwer nachzubilden?

Wolfsgesicht schrieb:
Zudem ist ein echtes Klavier eben echt, das muss nicht "nur" mit 6 oder 10 Velocity Layern auskommen, sondern es reagiert individuell auf jeden noch so kleinen Druckunterschied und kann noch so feine Unterschiede darstellen, was dann in der Summe wahrscheinlich wieder zu einer riesigen Menge an neuen Kombinationen und Klängen führt. Selbst gesampelte Orchester Instrumente wie z.B. ein Cello kommt ja mit diversen Round Robins daher, aber dürften von der Dynamik und Wärme noch nicht an echtes Spiel heranreichen.
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die machine gun vermeidest du notfalls mit billigen tricks wie leichten phasenverschiebungen oder leichten verstimmungen der einzelnen ereignisse.

aber was du beim klavier nicht hast sondern nur beim cello, ist, dass der hammer immer gleich aussieht und immer an der gleichen stelle aufkommt. du hast auch kein vibrato und kein tremolo, kein trillo, kannst es nicht veim spielen plötzlich um 30 grad zum zuschauer verdrehen. raum, resonanzkörper, intonations- und lautstärkeverlauf sind fest vorgegeben und immer gleich.
 
einseinsnull schrieb:
nö, manche sind auch das original und nicht ein modell von etwas anderem. oder wo ist das original von dreieckswelle mit lowpass? ersteres gibt es in der natur überhaupt nicht, zweiteres nur mit ganz bestimmten einstellungen.
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OK, guter Punkt.

Aber die klassische subtraktive Synthese ist das typische Quelle Filter Modell.
Da geht's nicht drum, ob's Tiefpassfilter bei Instrumenten gibt, sondern darum, dass viele Instrumente die Eigenschaft haben, im Ausklingen auch an Obertönen zu verlieren. Das hat man dann halt versucht, nachzubilden.
Das ist die Denke bei der Modellierung.
 
tom f schrieb:
ein klavier ist - so wie jedes andere saiteninstrument auch ein chaotisches system - beim klavier mit seinen 88 tasten käme doch auch eine komplexe simulation an ihre grenzen.
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Das Klavier sehe ich nicht als ein Chaotisches System im Sinne von Deterministischem Chaos, was durch so Sachen wie Bifurkationen, seltsame Attraktoren, fraktale Dimension oder auch positive Ljapunow-Exponenten gekennzeichnet ist. Es ist sicherlich ein nichtlineares System, was aber nur notwending für Chaos ist, nicht jedoch hinreichend.

Das liegt sicher auch daran, dass es kein System ist, in dem der Schwingung konstant Energie zugeführt wird. Mir sind jedenfalls keine Paper bekannt, in denen beim Klavier chaotisches Verhalten untersucht wurde. Wenn jemand da etwas hat, bitte melden.

Chaos gibt es aber in anderen Instrumenten, als Beispiel mag der Wolfston beim Cello oder Bass herhalten. Das wird aber von den Spielern tunlichst vermieden, da es nicht klingt, sondern eher kratzt.
 
swissdoc schrieb:
Wenn jemand da etwas hat, bitte melden
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Die Saitenkoppelung über die Brücke dürfte ein Stück weit chaotisch sein.
Ebenso die logitudinalen Wellen in Richtung der Saite und ihre Rückwirkung auf andere Saiten und die Saitenspannung.
Auch die Wechselwirkung des Hammers mit der Reflektion der Welle auf der Saite solange er in Kontakt mit der Saite ist.
Zumindest sind das alles komplex nichtlinear rückgekoppelte Phänomene.
 
einseinsnull schrieb:
die machine gun vermeidest du notfalls mit billigen tricks wie leichten phasenverschiebungen oder leichten verstimmungen der einzelnen ereignisse.
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Du wirst kein Cello mit 2xRR mit Tricks so gut klingen lassen wie ein Cello das mit 16xRR aufgenommen wurde.. Phasenverschiebung und leichte Verstimmung dürfte den Effekt kaum entgegenwirken, das ist zu wenig.

einseinsnull schrieb:
aber was du beim klavier nicht hast sondern nur beim cello, ist, dass der hammer immer gleich aussieht und immer an der gleichen stelle aufkommt. du hast auch kein vibrato und kein tremolo, kein trillo, kannst es nicht veim spielen plötzlich um 30 grad zum zuschauer verdrehen. raum, resonanzkörper, intonations- und lautstärkeverlauf sind fest vorgegeben und immer gleich.
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Cello samples werden auch nicht mittendrin um 30° gedreht, das machen die Producer dann in beiden Fällen bei Bedarf über das Panning. Aber der Körper des Klaviers resoniert anders bei jeder anderen Kombination an Noten, also Frequenzen, bei unterschiedlichen Zeitabständen. Zwei Noten die mit 0,5s verzögerung gespielt werden dürften das Klavier anders zum resonieren bringen als zwei Noten die mit 1,6s Verzögerung gespielt werden. Das Klavier hat diesen Körper um die jeweils individuelle Antwort zu liefern, bei einer Simulation ist das eher schwierig so viele feine Abstufungen einzubauen. Und ich glaube nicht, dass das alles im Klavier immer so gleich schwingt, sondern schon kleine Abweichungen haben kann. Die Abstufungen sind auch wie gesagt einfach um ein vielfaches feiner als die Velocity Layer die wir in heutigen gesampelten Instrumenten haben.
 
Schaut einfach mal wie viel in so einem Teil drinsteckt. Es gibt zwar auf den ersten Blick nur Hammer und Saiten, aber der ganze Sound wird ja maßgeblich von dem Material, dem Holz, dem Metall, den Abständen und allem was den Körper ausmacht geformt und zurückgegeben. Die Details stecken in der gesamten Materie und nicht nur in dem Zusammenspiel aus Hammer und Saiten.


View: https://www.youtube.com/watch?v=jAInt7hIZlU
 
Wolfsgesicht schrieb:
Du wirst kein Cello mit 2xRR mit Tricks so gut klingen lassen wie ein Cello das mit 16xRR aufgenommen wurde.. Phasenverschiebung und leichte Verstimmung dürfte den Effekt kaum entgegenwirken, das ist zu wenig.
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ich rede von PM, nicht von sampling.

meine aussage war, bei cello hat PM eher eine chance relevant zu werden als bei dem komplexeren klavier.

Cello samples werden auch nicht mittendrin um 30° gedreht, das machen die Producer dann in beiden Fällen bei Bedarf über das Panning
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ob man mittels panning die phase verdrehen kann, will ich jetzt gar nicht diskutieren.

aber gemeint hatte ich ein echtes cello, und nicht die phase von samples. :)

cello war vielleicht kein perfektes beispiel, weil das nicht sooo viel bewegt wird - aber bei einer geige z.b. passiert genau das (mit den 30 grad) - im gegensatz zum klavier. (der gegensatz zum klavier war gegenstand der diskussion)

und round robin multisamples machen ja auch nur sinn, wenn nicht das aufgenommene material immer exakt gleich ist.

(bei der synthese hast du da noch ganz andere möglichkeiten wie nur 8 statische versionen)
 
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swissdoc schrieb:
Das Klavier sehe ich nicht als ein Chaotisches System im Sinne von Deterministischem Chaos, was durch so Sachen wie Bifurkationen, seltsame Attraktoren, fraktale Dimension oder auch positive Ljapunow-Exponenten gekennzeichnet ist. Es ist sicherlich ein nichtlineares System, was aber nur notwending für Chaos ist, nicht jedoch hinreichend.

Das liegt sicher auch daran, dass es kein System ist, in dem der Schwingung konstant Energie zugeführt wird. Mir sind jedenfalls keine Paper bekannt, in denen beim Klavier chaotisches Verhalten untersucht wurde. Wenn jemand da etwas hat, bitte melden.

Chaos gibt es aber in anderen Instrumenten, als Beispiel mag der Wolfston beim Cello oder Bass herhalten. Das wird aber von den Spielern tunlichst vermieden, da es nicht klingt, sondern eher kratzt.
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Was er meinen könnte, ist, dass durch die mechanische Kopplung einer Saite mit den Nachbarseiten, ein Klavier ein n-Körperproblem ist. Das bedeutet zwar, dass das Gleichungssystem, das ein Klavier beschreibt nicht in endlich vielen Schritten gelöst werden kann, aber es heißt nicht, dass man es nicht numerisch simulieren kann.

Ich habe das noch nie probiert, aber weiß jemand, ob Karplus-Strong-Synthese eine Basis für Klaviertöne liefern kann?

Viele Grüße
Martin
 
Max schrieb:
In Kapitel 3.1 schreibt er u.a. auch über das Piano - es ist wohl tatsächlich eher eines der weniger chaotischen Instrumente..
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eben nichtlinear, aber nicht chaotisch
blauton schrieb:
Zumindest sind das alles komplex nichtlinear rückgekoppelte Phänomene.
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korrekt, aber nicht chaotisch

Ich habe zwei Jahre meines Lebens damit verbracht, einer schwingenden Cello-Saite etwas chaotisches zu entlocken und die Ausbeute war eher mässig [1]. Man ahnt die Effekte und sieht Quasiperiodizität und Hysterese, Mode-Locking und all solche Sachen, aber so richtig chaotisch wird es nie. Die Auslenkungen sind gering und die Nichtlinearitäten nicht stark ausgeprägt. Wer Chaos sehen will, muss etwas suchen oder passende Modellsysteme nehmen, ein Doppelpendel beispielsweise.

Schöne Bücher zum Thema Akustik und auch Akustik von Musikinstrumenten sind [2] und [3].

[1] http://www.ingentaconnect.com/content/dav/aaua/1996/00000082/00000004/art00011
[2] Springer Handbook of Acoustics 2015 herausgegeben von Thomas Rossing
[3] Acoustics of Musical Instruments 2013 von Antoine Chaigne und Jean Kergomard
 
@kpt_maritim Ja, Wavguides, was quasi KS verallgemeinert ist kann es, ungefähr 80% der Literatur ist darüber.
 
swissdoc schrieb:
aber so richtig chaotisch wird es nie
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Was verstehst Du unter "so richtig choatisch"? Noise? Ja die Auslenkungen sind gering.
Man hat halt auch letztlich überall sowas wie eine Kammfiltereffekt drin so daß alles immer wieder harmonisch wird.
Bei deinem Cello wird ja laufend durch die Slip-Stick Action quasi gesynched, der Bogen und die Saite schwingen in
ziehmlich harmonischen Modes, ich denke da muss man schon mit der Lupe suchen um die EFfekte zu sehen.

Aber zB hat die Interaktion des Bogens mit der Saite ja verschiedene unterschiedliche stabile Schwingungsformen zur Folge
und mit Parametern dazwischen ist es instabil, transient, dh Muster die nicht stabil sind.
Das verstehe ich unter Chaos, bin aber ein Chaos-Laie.
 
Wolfsgesicht schrieb:
Wer Chaos sehen will, muss etwas suchen oder passende Modellsysteme nehmen, ein Doppelpendel beispielsweise.
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ich bin kein physiker, aber eine seite, die sich in alle richtungen schwingend bewegen kann, in einem bestimmten bereich getriggert wird, dabei von den nachbarn etwas abbekommt, und sowohl von der luft als auch von ihrer aufhängung gedämpft und beruhigt wird, hat schon irgendwie ein bischen was von dem bewegungsmuster eines doppelpendels.

wenn du ein striktes doppelpendelmodell mathematisch umsetzt und das pendel z.b. nur linear oder nur singulär triggerst, ist das ergebnis auch vorhersagbar. und das ergebnis ist immer selbstähnlich, und ähnlich auch. die verteilung und das maximum sind sogar konstant.

es ist sogar ähnlich wie ein klavier, denn auch ein doppelpendel macht nur guten sound, wenn die richtigen leute damit rumspielen.
 
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blauton schrieb:
Was verstehst Du unter "so richtig choatisch"?
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https://de.wikipedia.org/wiki/Chaosforschung

Es gibt tatsächlich quasiperiodische Schwingungen (eben dieser Wolfston) beim Cello, man kennt ähnliches auch als Multiphonics. Beim Cello kommt das durch Interaktion zwischen eben der Stick-Slip Bewegung und den Resonanzen des Resonanzkörpers zustande. Bei meiner Arbeit damals habe ich das simuliert, indem ein Monochord digital angestrichen wurde und von aussen periodisch angetrieben wurde.

Eben:
A cello string on rigid supports is bowed by a digital bow, a system consisting of a laser vibrometer, a digitally stored friction curve and the electrodynamical application of the force. Thus the bowing parameters can be reproducibly adjusted and are constant in time. The motion of the digitally bowed string is investigated for different bow speeds with fixed bow position and pressure. Furthermore, one of the supports is driven periodically by an external force to simulate the influence of a resonating body.
 
swissdoc schrieb:
Nein. Chaos ist in dem Kontext klar definiert. Siehe Wikipedia-Link weiter oben.
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er ist halt von nicht-kybernetikern leicht mit dem umgangsgsprachlichen "chaotisch" zu verwechseln. ausweichmaneuver wie "komplexes system" oder "von fraktaler struktur" erzeugten im zweifelsfall nachfragen von uneingeweihten.

vom grundsatz her unterstützte ich dich, die klangerzeugung akusitischer instruemente ist oft vor allem erst mal chaotisch. der bogen des cellos wird ja immerhin von einem menschen geführt, der wiederum ein organismus ist. organismen beinhalten fast alle leicht nachweisbar chaotische strukturen.

es gibt auch eine direkte verbinudng zwischen der chaotischen struktur von klängen (oder kompositionen) und der frage, warum einem menschen etwas gefällt oder nicht.

joachim ernst berendt hat einst mal schön erklärt, wie das chaos der natur funktioniert, z.b. anhand von beispielen mit bohnensprösslingen, die bei sich permanent widerholenden zyklischen störungen wie einem sinuston oder magnetimpulsen nicht entwickeln können. schon eine zeitweilige unterbrechung der linearen störung ändert das sofort.

vereinfacht darfgestellt finden sich in der natur überall kleine ganzzahlige verhältnisse wieder, die aber nie ganz exakt sind.
wobei diese regeln, wie sich abweichungen verteilen, wie oft sie vorkommen usw wiederum in kleinen ganzzahligen verhältnissen ausdrücken, die ebenfalls nie ganz exakt sind.

dieses chaos ist die natürliche ordnung, die den gegenpol zu der ebenfalls existierenden unordnung bildet, weil das eine nicht ohne das andere nicht existieren kann.

so, soviel zum thema "ich geh jetzt wieder arbeiten". ;(
 
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Die Komplexität der Obertonstruktur lässt sich mit einem Standart-Synth nicht darstellen.
Vieles wurde in diesem Thread schon genannt.

Die meisten Tasten sind dreichörig (3 Saiten). Jede dieser Saite erzeugt Obertöne (Oktave, Quinte, 2. Oktave, große Terz usw.).
Diese Obertöne sind aber keine reinen Intervalle, sondern weisen Inharmonizität auf (je kleiner das Klavier, bzw die Mensur, desto stärker die Inharmonizität).
Bei getretenem Sustain-, bzw Forte-Pedal, werden alle Saiten, die diesen Obertönen entsprechen ebenfalls angeregt und erzeugen ebenfalls Obertöne.
Der Klavierklang ist somit alles andere als simpel.
Aufgrund der Inharmonizität kann man ein Klavier auch nicht mit einem simplen Tuner stimmen (also man kann schon, aber es klingt schice), denn die Obertöne müssen aufeinander abgestimmt sein. Jedes Klavier hat seine individuelle Stimmkurve.

Da die Mensur eines Flügels länger ist und deshalb weniger Inharmonizität aufweist, werden kleinere Klaviere in Pop und Rock häufig als durchsetzungsfähiger empfunden, als Flügel, die reiner, schöner und fülliger klingen.

Woher ich das weiß? Ich spiele täglich Klavier und stimme es auch selbst. Das bekommt man unbedarft nicht hin.


Rolands V-Piano war meines Wissens nicht samplebasiert, sondern mit Physical-Modelling.
Ich würde aus dem Bauch heraus sagen, dass man den Sound am ehesten mit additiver Synthese hinbekommt, oder mit FM mit vielen Operatoren.

Ein Blofeld kann das ohne Sample-Krücke nicht, trotz seiner unbestrittenen Vielseitigkeit und der komplexen Möglichkeiten.
 
nightfly schrieb:
Rolands V-Piano war meines Wissens nicht samplebasiert, sondern mit Physical-Modelling.
Ich würde aus dem Bauch heraus sagen, dass man den Sound am ehesten mit additiver Synthese hinbekommt, oder mit FM mit vielen Operatoren.
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Physical Modelling ist auf diesem Sektor schon recht weit fortgeschritten, an den Details muss aber noch weitergearbeitet werden. Ein Vorzug ist das individuelle Editing jeder einzelnen Seite, da ist man bei FM allenfalls mit Fractional Scaling mit von der Partie. Die Zahl der Operatoren ist es nicht unbedingt, es ist die unterschiedliche Dynamik, die man in den Griff kriegen muss. Während Bassbereich extrem dynamisch ist, hat man es in der Mittellage mit deutlich geringerer Dynamik zu tun. Außerdem sind die Formanten dort derart individuell, dass man jeden einzelnen Ton sehr aufwendig erarbeiten muss. Dazu kommt das dynamische Abklingverhalten, das sich teils gänzlich anders verhält, als der Anschlag. Selbst die Schwebungen sind bei fortissimo Anschlag anders, als bei pianissimo.

Normalerweise ist es genau das, was vereinfacht als "lebendiger Ton" beschrieben wird. Statische Töne gehen mit Synthesen relativ einfach, und einigermaßen kontrollierbare Dynamikstrukturen wie bei analogen auch gerade noch, obwohl es hier schon anfängt, kritisch zu werden. Aber Klaviertöne sind derart komplex, dass die momentanen Resultate zwar in die Nähe kommen, aber dennoch ganz schön weit weg vom Original sind.

Die Bezeichnung "simples Klavier" im Fredtitel übersehe ich mal gnädig :)
 
einseinsnull schrieb:
ich rede von PM, nicht von sampling.

meine aussage war, bei cello hat PM eher eine chance relevant zu werden als bei dem komplexeren klavier.
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Ich teile diese Ansicht mit dir. Für Sampling brauchst du zuallererst einmal Roundrobins en masse, um den Realismus zu erzielen.


Ich denke denoch, dass reine Sampling-Lösungen sich auf Dauer die Krone nur bei den "einfacheren" Sachen wie Drums, Strings etc. werden aufsetzen können. [1] Bei komplexeren Geschichten (Klavier...) sehe ich eher die Lösung, welche Roland 1987 mit dem D50 beinahe schon hatte: Die gemeinschaftliche Kombination zweier Syntheseformen! (Beim D50 damals Samples für die Attacks und subtraktive Synthese für den Sustain-Part.)


Hier und heute würde man es wohl umdrehen, und den Sustain-Part den Roundrobin-Samples überlassen. Für den Attack würde sich Physical Modelling ja geradezu anbieten, da dieser sich mit jeder Note ja geringfügig ändert und zu allem Überfluss auch noch von der Spielweise abhängig ist.

GEM hat dieses System bei EPs einmal höchst elegant umgesetzt [2][3]
(leider ist mir gerade entfallen, für welchen Part PM und Samples jeweils zuständig waren... Capt. Obvious vermutet "Saitenresonanzen".)




Demos:
[1] https:/youtube.com/watch?v=ev7OT3Tutgc
[2] https:/youtube.com/watch?v=654tyDiaEMg
[3] https:/youtube.com/watch?v=0wpxHTaznQw
 
Mit Sampling kommt man einem Instrument wie Klavier nicht bei. Zwar klingen die aktuell "besten" Sample Libs erstaunlich cool, sind aber bei genauer Betrachtung im Grunde das Ende der Fahnenstange mit der Methode Sampling. Es ist da schon ein gigantischer Resourcenverbrauch an Speicherplatz und auch bei den daran angeschlossenen Engines. Und dennoch wird der Nuancenreichtum bei weitem noch nicht erreicht. Man müsste tatsächlich Roundrobin ohne Ende haben, dazu Velocity Dynamics in wirklichen Größenordnungen. Hintendran kommt noch das Schallereignis im Raum mit massig Reflexionen je nach Aufstellungsort und Spieler- bzw. Publikumspositionen. Kann man also alles machen, ist eine Heidenarbeit, und es bleibt trotzdem beim unerreichten Ziel, man ist dem dann lediglich eine Portion näher gekommen.

Im Augenblick ist man also mit einer 20/80% Methode gut bedient, der Aufwand für die verbliebenen 20% steht dann in keinem vertretbaren Verhältnis mehr. Dass Klaviersamples überraschend überzeugend klingen, vor allem im Kontext Arrangement aber auch solo, ist der angenehme Teil der Sache. Schon seit einer Weile meine ich, dass Sampling in einigen Disziplinen bereits am Ende der Leistungsfähigkeit ist, speziell wenn es um Naturinstrumente geht.

Bei Physical Model dagegen sieht das anders aus, hier ist es speziell der verantwortliche Prozessor, der die Leistung begrenzt. Das erklärt die gelegentlich knappe Polyphonie. Werden solche mal billiger, dann kann das von heute auf morgen in jedem billigen Portable Keyboard zu finden sein und dann geht der Spaß erst richtig los.
 
Es wird ja auch Sampling mit Phys Mod kombiniert, zB um die Saitenresonanz zu modeln.

Das erste Ding das das gemacht hatte war das Viscout Oberheim Mini Grand glaube ich.
Die hatten ein Patent drauf das aber etwas überspezifisch war.
 
Klaus P Rausch schrieb:
Dazu kommt das dynamische Abklingverhalten, das sich teils gänzlich anders verhält, als der Anschlag. Selbst die Schwebungen sind bei fortissimo Anschlag anders, als bei pianissimo.
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Genau. Und nicht zu vergessen: Alle Saiten arbeiten auf den selben Resonanzboden, so daß es auch zu mehr oder weniger starken 'locking'-Interaktionen zwischen den 3 Saiten des selben Tons kommt. Dies alles anschlagsabhängig und auch je nach Temperatur / Luftfeuchte unterschiedlich....

Jenzz
 
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