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

[Horn]

Ich frage mich, warum der relativ einfach strukturierte Klang eines akustischen Klaviers mit klassischen Synthese-Methoden so schwer nachzubilden ist.

Ich kenne überzeugende Nachbildungen von E-Pianos, E-Orgeln und auch Kirchenorgeln von zahlreichen virtuell-analogen Synthesizern (den rein-analogen Synths fehlen dazu meistens die Stimmenzahl, die Layer-Möglichkeiten und die Sinus-OSCs). Selbst akustische Gitarren lassen sich zu einem gewissen Grad nachbilden, z. B. mit dem NM G2 oder dem Waldorf Q/mQ, bei Ersterem mit der speziellen Delay-Line, beim Zweiten mit den Kammfiltern. Ähnliches gilt für Harfen, Cembali oder Akkordeons (hier gibt es ein sehr schönes Beispiel von @Summa für den Arturia DX7). Aber bei einem ganz einfachen akustischen Klavier kapituliert fast alles. Warum?

Eigentlich ist der Klang eines Klaviers doch sehr simpel. Modulationen hängen ausschließlich von der Anschlagsstärke ab, eine Sustain-Phase gibt es nicht, das Ding klingt doch mehr oder weniger statisch immer gleich, möchte man meinen, aber eben doch nicht.

 

[Summa]

Eigentlich ist der Klang eines Klaviers doch sehr simpel.

Es ist eben nicht wirklich einfach, mal ist es nur eine Seite, dann mehrere Seiten pro Note, dann noch die Resonanzen.

 

[Horn]

Es ist eben nicht wirklich einfach, mal ist es nur eine Seite, dann mehrere Seiten pro Note, dann noch die Resonanzen.

Okay, aber da könnte man ja bei komplexeren Synths wie Waldorf Q, NM G2 usw. entsprechende Modulationen in die MOD-Matrix schreiben, dass irgendwann der zweite OSC aufhört zu klingen und zum Schluss der dritte je nach Keytrack. Oder man könnte alternativ auch im Multimode mit entsprechenden Layern arbeiten. Was die Resonanzen angeht - soweit ich Dich richtig verstehe - selbst sample-basierte Digital-Pianos können die ja nur selten wiedergeben (Nord Pianos der neueren Generation mal ausgenommen) und klingen trotzdem verdammt "echt" nach Klavier.

 

[Lauflicht]

Die VA Modelle sind einfach längst nicht so gut, wie die Natur es vorgibt und die Hersteller es behaupten, um damit "akzeptabel" akustische Instrumente abzubilden. Die Sounds sind in der Tat extrem komplex nachzubilden.

 

[hairmetal]

War Pianoteq nicht "klassisch" mit Modelling-Synthese nachgebildet?

 

[Horn]

Die VA Modelle sind einfach längst nicht so gut, wie die Natur es vorgibt und die Hersteller es behaupten, um damit "akzeptabel" akustische Instrumente abzubilden. Die Sounds sind in der Tat extrem komplex nachzubilden.

Ich bin nicht sicher, ob wir hier nicht aneinander vorbei reden. Ich kenne keinen Hersteller, der behauptet, mit VA-Technologie akustische Klaviere oder überhaupt akustische Instrumente nachbilden zu können. Mir geht es um den Klangschrauber-Ehrgeiz, aus einer klassischen Synth-Engine möglichst "jeden gewünschten Klang" herausholen zu können. Nicht weil es mir ein Hersteller verspricht, sondern weil ich für mich gerne erreichen würde, Klangstrukturen für mich persönlich so zu durchdringen, dass ich weiß, welche Parameter dafür in synthetischer Nachbildung essentiell wären.

 

[gerwin]

Bei einem Klavier klingt eben nicht nur die angeschlagene Saite, sondern auch die benachbarten und das je nach Entfernung und der Beschaffenheit der Saiten und des Korpus. Dem wird beim Stimmen Rechnung getragen und die Saiten werden diesem Umstand entsprechend leichte Verstimmungen gegeben. Aus diesem Grund kann auch nicht ein jeder mal so einfach ein Klavier stimmen. Der Klang des Klaviers entsteht somit aus einer komplexen Gesamtheit unterschiedlicher Aspekte. Ich weiß nicht in welchem Maß man so etwas virtuell und in Echtzeit wiedergeben kann, weil der Rechenaufwand bestimmt sehr hoch sein würde.

 

[sushiluv]

Bin kein Pianist aber Pianoteq klingt ganz gut für meine Ohren. Physical Modellng, keine Samples. Es scheint also weitgehend machbar.

https://www.pianoteq.com/listen_by_style

 

[hairmetal]

 

[Horn]

Bei einem Klavier klingt eben nicht nur die angeschlagene Saite, sondern auch die benachbarten und das je nach Entfernung und der Beschaffenheit der Saiten und des Korpus. Dem wird beim Stimmen Rechnung getragen und die Saiten werden diesem Umstand entsprechend leichte Verstimmungen gegeben. Aus diesem Grund kann auch nicht ein jeder mal so einfach ein Klavier stimmen. Der Klang des Klaviers entsteht somit aus einer komplexen Gesamtheit unterschiedlicher Aspekte. Ich weiß nicht in welchem Maß man so etwas virtuell und in Echtzeit wiedergeben kann, weil der Rechenaufwand bestimmt sehr hoch sein würde.

Na ja, z. B. die Firma Arturia macht das ja mit dem Piano V2 auch schon recht gut, finde ich.

Allerdings kenne ich keinen "klassischen" Synth - egal ob Wavetable-Synthese, FM, VA oder Real-Analog, der da synthetisch - ohne Sampling - so rankommt. Vielleicht kenne ich auch nur die entsprechenden Instrumente und Synthese-Methoden nicht? Wie die Entwickler von Arturia das machen, ist mir ja auch schleierhaft.

 

[hairmetal]

"Synthetisch" ist auch nur ein Algorithmus;
du brauchst halt einen entsprechenden, der auf akustische Pianos hin optimiert ist...

 

[Horn]

"Synthetisch" ist auch nur ein Algorithmus;
du brauchst halt einen entsprechenden, der auf akustische Pianos hin optimiert ist...

Aha. Und das heißt?

 

[kybernaut_01]

Wie von @hairmetal_81 angesprochen, es gibt Pianoteq welches sich die Simulation von akustischen Pianos zum Ziel gesetzt hat. Dabei handelt es sich um Physical Modeling. An der Frage, wie gut die Ergebnisse sind, scheiden sich die Geister.

Subtraktive Synthese ist demgegenüber eher schlecht für diese Aufgabe geeignet, da sie nicht annähernd die notwendige Komplexität abbilden kann.

 

[2bit]

Piano V2 legt viel Wert auf den Korpus, die Mikropositionen und den Raum.

Üblicherweise gibt es an Synthesizern bestenfalls mal Supersaw und Reverb und Delay.

Ungefähr so, als würde man mit Wachsmalstiften ein Passbild anfertigen wollen.

 

[Horn]

Subtraktive Synthese ist demgegenüber eher schlecht für diese Aufgabe geeignet, da sie nicht annähernd die notwendige Komplexität abbilden kann.

Okay, nun gibt es aber Wavetables, FM-Synthese und jede Menge virtuell-analoge Kombinationen von subtraktiver Synthese mit Wavetables und FM sowie Delay-Lines und Resonatoren sowie Kammfiltern. Moderne VAs beherbergen ja seit über 20 Jahren mehr unter ihrer Haube als rein analoge Synths mit ihrer rein subtraktiven Synthese - siehe meinen ursprünglichen Beitrag.

 

[Horn]

Piano V2 legt viel Wert auf den Korpus, die Mikropositionen und den Raum.

Üblicherweise gibt es an Synthesizern bestenfalls mal Supersaw und Reverb und Delay.

Ungefähr so, als würde man mit Wachsmalstiften ein Passbild anfertigen wollen.

Das ist mir bewusst. Aber auch wenn ich das alles abschalte, klingt Arturias Piano V2 nach Klavier. Wie machen die das?

 

[kybernaut_01]

Okay, nun gibt es aber Wavetables, FM-Synthese und jede Menge virtuell-analoge Kombinationen von subtraktiver Synthese mit Wavetables und FM sowie Delay-Lines und Resonatoren sowie Kammfiltern.

Es ist dir wahrscheinlich bekannt.... man kann alle möglichen Arten von Annäherungen programmieren mit allen möglichen Synthesetechniken. Habe ich selber auch immer mal wieder gemacht, rein zum Spaß und zum Lernen. Bei Subtraktiv Analog kannst du dich mit Sync annähern, bei Wavetable ein entsprechendes Ausgangssample analysieren lassen. Additiv kann man auch schöne Sachen machen.

Klingt alles gut, lässt sich dynamisch spielen, etc. pp. Bildet aber kein akustisches Piano nach.

 

[Horn]

Es ist dir wahrscheinlich bekannt.... man kann alle möglichen Arten von Annäherungen programmieren mit allen möglichen Synthesetechniken. Habe ich selber auch immer mal wieder gemacht, rein zum Spaß und zum Lernen. Bei Subtraktiv Analog kannst du dich mit Sync annähern, bei Wavetable ein entsprechendes Ausgangssample analysieren lassen. Additiv kann man auch schöne Sachen machen.

Klingt alles gut, lässt sich dynamisch spielen, etc. pp. Bildet aber kein akustisches Piano nach.

Ja, ja, aber warum?

Ich meine: ich habe klassische Gitarre studiert. Eine akustische Gitarre ist ein hochanspruchsvolles, sehr kompliziert klingendes und zu modulierendes Instrument. Nach meiner eigenen Spielpraxis zu urteilen weit komplexer als ein Klavier, das ich als Nebenfach-Instrument im Studium hatte. Und dennoch kenne ich verschiedene "klassische" Synthesizer (siehe oben), die in einfacher Weise eine akustische Gitarre so nachbilden können, dass ich sie bedenkenlos verwenden könnte. Nicht um eine Bach-Suite oder eine Sor-Sonate nachzuspielen, aber schon um einen überzeugenden Akustik-Gitarren-Klang in einem Stück elektronischer Musik unterzubringen. Für das akustische Klavier kann ich das so nicht sagen. Und das überrascht mich eben sehr.

Es gilt übrigens Ähnliches im Fall von Orchesterinstrumenten für mich. Streicher sind schwierig, lassen sich aber irgendwie imitieren, ebenso Flöten, Klarinetten, Gongs, Glocken, Pauken, selbst Oboen - aber komischerweise nur sehr schwer Saxophone - warum?

 

[2bit]

Aber auch wenn ich das alles abschalte, klingt es nach Klavier.

Selbst dann, wenn alle Uservariablen runter gedreht sind, wird ein Plugin noch sehr viel mehr klangformende Parameter berechnen, als ein Synthesizer das tut.

Da fällt mir zunächst mal ein, dass jeder Ton mit einem gedämpften Schlag auf eine bis drei Saiten beginnt und die Intensität bzw. das Klangverhalten dieser Tonmischung auch noch sehr stark von der Anschlagsdynamik abhängt.

Wenn man das mit nem Synthesizer nachgebaut bekommt, ist man schon extrem weit gekommen.

 

[Horn]

Selbst dann, wenn alle Uservariablen runter geht sind, wird ein Plugin noch sehr viel mehr klangformende Parameter berechnen, als ein Synthesizer das tut.

Da fällt mir zunächst mal ein, dass jeder Ton mit einem gedämpften Schlag auf eine bis drei Saiten beginnt und die Intensität bzw. das Klangverhalten dieser Tonmischung auch noch sehr stark von der Anschlagsdynamik abhängt.

Wenn man das mit nem Synthesizer nachgebaut bekommt, ist man schon extrem weit gekommen.

Ja, okay. Und jetzt wüsste ich gerne: Wie geht das?

 

[kybernaut_01]

@Horn: OK, darum geht es dir. Das „warum“ würde ich u.a. mit der außerordentlich hohen Komplexität eines Kaviers / Flügels begründen. Meines Erachtens sind die physikalischen Vorgänge dort eben doch komplexer als z.B. in einer Gitarre. Hier können aber andere vielleicht Fundierteres sagen.

Es gibt übrigens auch noch einen weiteren Ansatz der Pianosynthese, der gelegentlich als Component Synthesis (oder so ähnlich) bezeichnet wird. Hierbei wird der Klavierklang aus einzelnen Komponenten zusammengesetzt. Also z. B. tonalen und atonalen Bestandteilen, Spektren die eher beim Anschlag eine Rolle spielen und solche die eher beim Ausklingen vorkommen. Im Prinzip also ein Zusammenmischen mehrerer Teilklänge.

Weiß nicht mehr wo ich das gelesen habe, ggf. sogar bei Pianoteq oder Arturia.

 

[Summa]

Okay, aber da könnte man ja bei komplexeren Synths wie Waldorf Q, NM G2 usw. entsprechende Modulationen in die MOD-Matrix schreiben, dass irgendwann der zweite OSC aufhört zu klingen und zum Schluss der dritte je nach Keytrack. Oder man könnte alternativ auch im Multimode mit entsprechenden Layern arbeiten. Was die Resonanzen angeht - soweit ich Dich richtig verstehe -

Bin hier aktuell was im Stress, daher könnten meine Antworten vielleicht ein wenig ausführlicher sein. Das Problem ist ja schon einen kleinen Bereich vernünftig hinzubekommen, das erfordert praktisch schon das was ein komplexer VA an Möglichkeiten hergibt, Multimode würde das Ergebnis zumindest verbessern.

selbst sample-basierte Digital-Pianos können die ja nur selten wiedergeben (Nord Pianos der neueren Generation mal ausgenommen) und klingen trotzdem verdammt "echt" nach Klavier.

Ich bin eigentlich recht zufrieden mit den gesampelten Pianos, da wird im idealfall jede Note mit verschieden Velocity Stufen gesampelt. Die Resonazen werden dabei natürlich nur pro Note mitgesampelt das entspricht natürlich nicht dem, was natürlich nicht dem entspricht was man erhält, wenn man mehrere Tasten gleichzeitig spielt. Ich bin in der Beziehung aber nicht ganz so empfindlich wie vielleicht jemand der täglich an 'nem echten Klavier sitzt.
Gelegentlich probiere ich immer noch daran 'nen Piano Sound nachzubauen, wenn ich viel Zeit und 'nen neuen Ansatz/Synth hab', so wie damals in den 80ern - als ich nur 3 Synths hatte und mir keinen Sampler leisten konnte. Aber eigentlich reicht für meine Zwecke das was ich so von Rompler Seite zu hören bekomme, mein Eifer ist da eher sportlicher Natur.

 

[Horn]

@Horn: OK, darum geht es dir. Das „warum“ würde ich u.a. mit der außerordentlich hohen Komplexität eines Kaviers / Flügels begründen. Meines Erachtens sind die physikalischen Vorgänge dort eben doch komplexer als z.B. in einer Gitarre. Hier können aber andere vielleicht Fundierteres sagen.

Es gibt übrigens auch noch einen weiteren Ansatz der Pianosynthese, der gelegentlich als Component Synthesis (oder so ähnlich) bezeichnet wird. Hierbei wird der Klavierklang aus einzelnen Komponenten zusammengesetzt. Also z. B. tonalen und atonalen Bestandteilen, Spektren die eher beim Anschlag eine Rolle spielen und solche die eher beim Ausklingen vorkommen. Im Prinzip also ein additives Zusammenmischen mehrerer Teilklänge.

Weiß nicht mehr wo ich das gelesen habe, ggf. sogar bei Pianoteq oder Arturia.

Man macht das ja bei Orgeln auch eher additiv, wenn man die mit klassischer Synthese nachbildet. Mehrere Layer. Viele Sinus-Töne, dann aber auch geschickt subtraktiv dazwischengelegte Klänge, die auf Rechteckscheingungen basieren und dann irgendwo noch etwas, um das Anblasverhalten zu emulieren.

Vielleicht geht das ja auch beim Physical Modelling oder Component Modelling für Pianosounds ungefähr so. Wer weiß?

 

[Michael Burman]

@Horn: Hol dir irgendeinen Sampler (kann auch eine MPC sein, oder Blofeld mit Sample-Option), dazu "ein paar" gute Piano-Samples, und vergiss die Fragestellung des Threads. Mit dem Blofeld (oder Sledge) hättest du sogar einen VA-Synthesizer, der mit der Sample-Option plötzlich auch Klavier wiedergeben kann.

 

[2bit]

Wie geht das?

Durch gleichzeitigen Einsatz mehrerer Oszillatoren, VCAs und Hüllkurven.

Der Schlagpart wird mit ner Sinusschwingung, nem Bandpassfilter und einer markanten VCA-Hüllkurve zusammengeschraubt.

Der Saitenpart kriegt ein VCA-Vibrato per LFO spendiert, der drei OSCs (für die Schwebungen) pro Saite regelt. Dann eine Filterhüllkurve, die für den metallisch betonten Einklang und einen weichen Ausklang sorgt. Und dann kommt eben noch eine Dynamikhüllkurve drüber, die bestimmt, wie lang der Ton gehalten wird.

Das wäre zumindest mein theoretischer Ansatz für mein Modularsystem. Ob's am Ende auch hinhaut, steht auf einem anderen Blatt, aber das Klang-Portfolio eines vorverdrahteten Synths kann man so doch schon schnell an seine Grenzen bringen.

 

[Horn]

Gelegentlich probiere ich immer noch daran 'nen Piano Sound nachzubauen, wenn ich viel Zeit und 'nen neuen Ansatz/Synth hab', so wie damals in den 80ern - als ich nur 3 Synths hatte und mir keinen Sampler leisten konnte. Aber eigentlich reicht für meine Zwecke das was ich so von Rompler Seite zu hören bekomme, mein Eifer ist da eher sportlicher Natur.

Ich bin mit meinem Korg SV-1 eigentlich auch sehr zufrieden, was den Klavierklang angeht. Selbst das alte Roland HP 2700 in meinem Wohnzimmer klingt trotz der 25+ Jahre auf seinem Buckel gut genug für meine Ohren - und das obwohl ich an meinem Arbeitsplatz einen Steinway S habe. Aber mir geht es ja auch weniger darum, so einen Sound wirklich zu programmieren, als die Bestandteile des Sounds intellektuell zu durchdringen. Ich möchte einfach wissen, wie das ginge ...

 

[Wesyndiv]

Gewöhnung ist wohl ein Zauberwort: Nein " Ersterfahrung", wo hat man es zuerst gehört, als schön empfunden? . Ein Korpus der durch verschiedenen Bauweisen unterschiedliche Klangimpressionen ergibt. Durch recht alte Aufnahmetechniken ins Gehör gehämmert wurde(verzeihung). Der Raum, durch Microfonierung einen erheblichen Anteil einfordert.

Es ist nicht sezierbar!

 

[Horn]

@Horn: Hol dir irgendeinen Sampler (kann auch eine MPC sein, oder Blofeld mit Sample-Option), dazu "ein paar" gute Piano-Samples, und vergiss die Fragestellung des Threads. Mit dem Blofeld (oder Sledge) hättest du sogar einen VA-Synthesizer, der mit der Sample-Option plötzlich auch Klavier wiedergeben kann.

Ähm, ich habe einen Sledge am Arbeitsplatz. Und ich habe da ein paar ganz schöne Piano-Sounds mit Hilfe des rudimentären Samplers programmiert. Der hat allerdings keinerlei Velocity-Layers. Man muss da schon ein wenig tricksen mit dem Filter und den Keytrack- und Velocity-Einstellungen, damit das ein bisschen nach Klavier klingt, aber es ist für den Live-Einsatz in der Tat oft schon ausreichend.

Das war aber jetzt trotzdem nicht ganz das, worauf ich hinauswollte. Danke trotzdem für den gut gemeinten Rat.

 

[Dark Walter]

Die komplexen physikalischen / akkustischen Vorgänge innerhalb des Klaviers kamen mir auch sofort in den Sinn. Dazu stellt sich die Frage wo ist der Referenzsound? Ist es der im Saal, der auf dem Hocker oder der eines aufwändig mikrofonierten Flügels?

Ein völlig anderer - für mich jedoch wichtige Parameter: Zustand und Klangqualität. Das meiste an virtuellen oder gesampelten Pianos klingt zu teuer und überproduziert und passt oft nicht in den Kontext. Da kann ein leicht verstimmtes uraltes Klavier deutlich mehr zum Song beitragen.

 

[Horn]

Gewöhnung ist wohl ein Zauberwort: Nein " Ersterfahrung", wo hat man es zuerst gehört, als schön empfunden? . Ein Korpus der durch verschiedenen Bauweisen unterschiedliche Klangimpressionen ergibt. Durch recht alte Aufnahmetechniken ins Gehör gehämmert wurde(verzeihung). Der Raum, durch Microfonierung einen erheblichen Anteil einfordert.

Es ist nicht sezierbar!

Na ja, ich kenne akustische Klaviere schon ziemlich genau aus alltäglicher Ersterfahrung ...