Physistechnik im Vergleich zu Samplesets

  • so dass ihnen eine gewisse Klang-Sterilität anhaftet, welche die Orgeln dieses Typs immer noch als Nicht-Pfeifenorgeln erkennen lässt.

    Wobei ich die Erfahrung gemacht habe das es meist nur Zuhause oder mit Kopfhörer auffällt. Eine gute Physis mit guten Soundsystem in einer großen Kirche mit Gewölbe lässt das schon schnell untergehen. Aber wenn man Zuhause oder mit Kopfhörer spielt, dann stimme ich dir vollkommen zu.

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    Klanganalyse nach Fourier.

    Jeder Klang eines Tones kann durch Addition eines oder mehrerer Sinusschwingungen von Grund-und Obertöne, die als ganzzahlige (ich lass es hier unkompliziert) Verhältnisse zum Grundton stehen zusammengesetzt werden. Die jeweiligen Sinustöne in unterschiedlicher Anzahl und Amplitude zusammen ergeben einen speziellen Klang.

    Am besten lässt es sich mit der altbekannten Hammondorgel beschreiben.

    Der Generator erzeugt nahezu Sinustöne für jede Taste, jeweils in den verwendeten Fußlagen.

    Z.B.

    8'

    4'

    2 2/3'

    2'

    1 3/5'

    1 1/3'

    1'

    Für diese Fuslagen erzeugte der Generator insgesamt ( mindestens) ⁹⁹9 Oktaven

    Für diese Fußlagen gab es pro Manual sog. Zugriegel. Mit diesen konnte man die jeweilige Fußlage in der Amplitude (Lautstärke) einstellen.

    Die Lautstärke der einzelnen Zugriegel, für die einzelnen Fußlagen wurden addiert. Und es entstand ein Klang für das jeweilige Manual ohne Mensur.

    Das ist grundlegend die Additive Klangerzeugung.

    In den 1960iger Jahren nutzte die Firma Ahlborn GmbH für ihre Sakralorgeln dieses System. Sinusgeneratoren für den gesamten Tonbereich stellten die Schwingungen zur Verfügung. Diese Schwingungen wurden in den Registerschaltern ( soviel Kontakte wie vorhandener Fußlagen) ähnlich der Zugriegel aber mit Festwiderständen für die unterschiedlichen Amplituden zu einem Klang addiert.

    Naja ging, war aber nicht berauschend.

    Genau so, wie man Klänge durch Addition einzelner Sinusschwingungen mit unterschiedliche Amplituden zusammen setzen kann ist dieses Verfahren umgekehrt nutzbar.

    Man analysiert den Klang eines Tones. Mit entsprechenden Filtern wird ausgehend vom Grundton jeder Sinuston des Grundtones und der eines jeden Obertons in Frequenz und Amplitude ermittelt.

    Wenn man nun jeden ermittelten Grund und Oberton in Frequenz und Amplitude abspeichert hat man den Klang für einen Ton und dem entsprechenden Register zur Verfügung.

    Zieht man das Register und spielt diese Taste wird das Tongemisch zusammengerechnet und auf den Audiobereich gegeben.

    Dieses Verfahren ist grundlegend für die Physistechnik.

    Angefangen hat es mit Ahlborn GmbH. Die ersten Digitalorgeln wurden mit dem als "BAC" benannten System hergestellt.

    Zusammen mit der Universität in Bradforth entstand die Klangsynthese.

    BAC = Bradforth Ahlborn Corporation (m.W.)

    Der Klang überzeugte gegenüber den analogen Orgeln.

    1980 lernte ich die erste Hybridorgel mit dem BAC System kennen. Bei vollem Werk (15 Pfeifenregister, 35 Computerregister) wurden die Schwächen der Klangsynthese hörbar. Die Computerregister kleckern hörbar den Pfeifen hinterher.

    Anstelle eines Samples pro Ton mussten viele (entsprechend der vorhandenen Fußlagen) Sinustöne abgefragt und zusammengerechnet werden.

    Mit den Comoutern heute geht es wesentlich schneller. Ahlborn GmbH hat sich von diesem System getrennt und setzt hochwertige Samples ein. Grund: der Klang der Synthese klingt bei mehr Stimmen matschig und nicht klar durchsichtig.

    Das wars für den Anfang. In Kürze dann mehr.

    Unterschiede, Vor und Nachteile

    Hoffe, dass ich es nicht zu kompliziert beschreibe.

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    Falls ersteres der Fall ist, könntest du schon mal für die Zusammenschau vormerken, dass Orgeln mit Physis-Technik zwar schon erstaunlich gut klingen, ihnen jedoch (gemäss meiner Hörerfahrung) immer noch das letzte i-Tüpfelchen fehlt, so dass ihnen eine gewisse Klang-Sterilität anhaftet, welche die Orgeln dieses Typs immer noch als Nicht-Pfeifenorgeln erkennen lässt. Dies ist bei manchen Hauptwerk-Samplesets wirklich anders; hier ist die Authentizität immer noch deutlich besser....

    Da stimme ich dir zu. Das betrifft hauptsächlich die preiswerten Digitalorgeln.

  • Hallo

    Wirst du eine Zusammenschau der verstreuten Statements und Informationen zu diesem Themenbereich erarbeiten oder aus eigener, vergleichender Erfahrung mit diesen Systemen berichten?

    Falls ersteres der Fall ist, könntest du schon mal für die Zusammenschau vormerken, dass Orgeln mit Physis-Technik zwar schon erstaunlich gut klingen, ihnen jedoch (gemäss meiner Hörerfahrung) immer noch das letzte i-Tüpfelchen fehlt, so dass ihnen eine gewisse Klang-Sterilität anhaftet, welche die Orgeln dieses Typs immer noch als Nicht-Pfeifenorgeln erkennen lässt. Dies ist bei manchen Hauptwerk-Samplesets wirklich anders; hier ist die Authentizität immer noch deutlich besser....

    Ja, ich kann das bestätigen. Ich hatte mir einen CM-100 von Viscount zugelegt, als Erweiterung zu meiner DO. Es hat nur kurze Zeit gedauert, da mochte ich diese sterilen Klänge nicht mehr hören, und ich habe den Expander wieder verkauft. Meine DO(externe Abstrahlung 6 Kanäle) und auch den Expander habe ich immer über Lautsprecher benutzt.

    Beste Grüße

    Bernd

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    Die damaligen Theoretiker hatten wohl auch übersehen, dass der Pfeifenklang nicht nur aus dem statischen Ton der bereits eingeschwungenen Pfeife besteht, sondern ganz maßgeblich von den Anblas- und Einschwinggeräuschen geprägt ist. Ebenso vom Ausschwingvorgang nach Loslassen der Taste. Dies zu simulieren erfordert natürlich erheblich mehr Aufwand als damals technisch machbar gewesen wäre. Man hat sich dann den synthetisierten Klang schöngeredet, bis hin zu " er sei wesentlich reiner und edler, als diese völlig unzulänglichen Pfeifenklänge".

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    Man hat dann häufig mehrere Anblasgeräusche und Ausschwingungen synthetisiert und diese mit unterschiedlichen Frequenzen den Tönen hinzugerechnet.

    Heutzutage offensichtlich ein wenig umfangreicher. Heutzutage redet man das System u.a. schön weil es viele Möglichkeiten der Klangverstellung bietet. Näheres kommt noch.

    Bzgl. Klang und Speichermöglichkeit kann ich gerne in einem anderen Faden die Wirkweise der Dereux Analogspeicherorgel beschreiben, wenn es interessiert. Auch ein ideales Instrument der 1960iger Jahre. Bin in Deutschland fast der Einzige, der die Funktion richtig versteht und hab viele dieser Instrumente repariert.

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    Bzgl. Klang und Speichermöglichkeit kann ich gerne in einem anderen Faden die Wirkweise der Dereux Analogspeicherorgel beschreiben, wenn es interessiert.

    Lass Dich nicht abhalten - ich finde Deine Beiträge äußerst spannend und absolut passend für unser Forum! Schön, dass Du so eine reichhaltige Erfahrung hast und Dir die Mühe machst, uns vieles davon nahe zu bringen. Herzlichen Dank mal an dieser Stelle!

    • Offizieller Beitrag

    Man hat sich dann den synthetisierten Klang schöngeredet, bis hin zu " er sei wesentlich reiner und edler, als diese völlig unzulänglichen Pfeifenklänge".

    Das stimmt. Ist so als wollte man die Zugspitze als Ölgemälde mit Dreieck und Lineal auf die Leinwand bringen.

    Die komplizierte Aufarbeitung und Speicherung von Anblasgeräuschen hat man evtl durch elektronische Effekte bei Betätigen der Taste erzeugt. Das fällt kaum auf, weil man anschließend einen "schönen" Orgelklang gehört hat

  • Anstelle eines Samples pro Ton mussten viele (entsprechend der vorhandenen Fußlagen) Sinustöne abgefragt und zusammengerechnet werden.

    Da setzen nach meinem Wissen ja neuere Systeme auch an. Die Software kann ja beim Start die ganzen komplexen Berechnungen schon ausführen und die Register vorbereiten, diese Daten im Arbeitsspeicher ablegen oder die Töne bereits als Sample vorbereiten die dann ähnlich zu GO oder Hauptwerk nur abgespielt wurden nachdem sie einmal nach den gewünschten Parametern vorbereitet wurden.

    Scheinbar gibt es ja auch verschiedene Ansätze. Die Idee eine Orgel in einem Raum zu simulieren ist schwer, besser ist es da eigentlich nur den Klang der einzelnen Pfeife zu erzeugen und diesen dann durch den Raum die Wirkung zu geben. Nur wäre dieses Konzept in kleinen Soundsystemen oder Kopfhörer nicht schön anzuhören.

    Ich weiß das es einige Orgeln gibt die durch zusätzliche Digitale Register erweitert wurden. Ich denke auch im Zusammenspiel mit echten Pfeifen kann das ganz anders wirken als wenn alles erzeugt wird. Zumindest ist die digitale Erweiterung einer Orgel oft die einzige Möglichkeit wenn man mehr Register möchte aber der Platz nicht vorhanden ist. Welche Empore bietet schon den Platz für zehn zusätzliche Pedalregister mit 16"-64"....

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    Grundsätzlich könnte man bei der Klanganalyse einen Ton pro Register aufnehmen, analysieren und die einzelnen Sinustöne in Frequenz und Amplitude abspeichern. Wenn man dann das Register zieht und die entsprechende Taste drückt wird der Klang aus den einzelnen Sinustönen zusammengerechnet und ausgegeben. Theoretisch ließen sich aus dieser einzigen Abspeicherung alle Töne des Manuals in der Frequenz ausrechnen und bei Tastendruck wiedergeben. Das spart Speicher, braucht aber immense Rechenkapazität.

    Solch ein Verfahren hatt einen weiteren Nachteil. Genau wie bei der Hammondorgel gibt es nur einen Klang für das gesamte Manual, also ohne Mensurunterschiede etc.

    Als die ersten Synthetischen Verfahren (Ahlborn) in Digitalorgeln verwendet wurden war Speicherplatz noch relativ teuer.

    Aber nur eine Klanganalyse für das gesamte Manual kostet Rechenzeit und die Orgel klingt steril.

    Also ging man bei preiswerten Orgeln dazu über eine Kombination aus Beidem zu machen.

    Jeder 4. Ton ( Kleinterz ) wurde aufgenommen, analysiert und gespeichert.

    Dadurch konnte man einen sich alle 4 Töne ändernden Mensurverlauf (nicht fließend) erreichen und nahm dem Klang ein wenig von seiner Sterilität.

    Alle Zwischentöne wurden ausgehend vom tieferen analysierten Ton errechnet. Kostete etwas mehr Speicherplatz. Die Rechenzeit verminderte sich aber, sodass die dadurch entstandene Latenz kaum noch merkbar war.

    Die Klanganalyse, bei der man statische Sinustöne herausfiltern muss, ist am saubersten wenn das Mikrofon nahe der Pfeife positioniert ist. Dort überwiegt das direkte Signal. Steht das/die Mikrofon/e im Raum kommen Überlagerungen aus dem Hall etc hinzu. Der Klang vermischt und ändert sich. Die dadurch herauszufilternden Sinustöne sind nicht mehr statisch und lassen eine exakte Synthetisierung kaum zu. Als Folge kommt man dann nicht um einen nachträglich zugeführten Hall herum.

    Anblasgeräusche, sowie ein Ausschwingen des Tones sind kaum zu Synthetisieren weil es sich nicht um einen Klang sondern um ein an einem Ton orientierten Geräusch handelt. In diesen Geräuschen gibt es kaum anhaltende Sinusschwingungen.

    Aus meiner Sicht musste man diese Geräusche elektronisch erzeugen und dem Ton zufügen (noch mehr Rechenzeit und nicht Originalklang).

    Mit der Zeit wurde Speicherplatz immer preiswerter und man begann mit dem Samplingverfahren.

    Zunächst genau wie vorher alle 4 Töne.

    Zwischentöne wurden auch hier gerechnet.

    Die gesampelte Orgel fing an zu leben weil sie plötzlich Unzulänglichkeiten der aufgenommenen Pfeifenorgel enthielt. Auch die Anblasgeräusche waren unterschiedlich und lebendig. Teure Digitalorgeln waren dann schon Ton für Ton gesampelt, was heutzutage nahezu Standard ist.

    Physistechnik

    * relativ einfache Verstellmöglichkeit von Amplituden der enthaltenen Sinusschwingungen (man kann den Klang anpassen und sich eine eigene Orgel kreieren)

    * Da die Töne eigentlich dicht an den Pfeifen aufgenommen werden müssen haben sie keinen Standort im Stereoraum. Dazu bedient man sich der sog. Pan-Technologie (Pan=Panorama)

    Damit lassen sich Register oder Töne in der Stereoebene nach Wunsch zwischen links und rechts platzieren (hier versucht man eine Unzulänglichkeit mit technischer Raffinesse schönzureden)

    * Durch vielseitige Stellmöglichkeiten lässt sich die Orgel weiterhin im Klang verändern. Sie klingt aber bei genauem Hinhören langweilig und relativ steril.

    * wenn Töne aus gespeicherten Analysen gerechnet werden besteht die Möglichkeit, dass sie phasengleich ansprechen. Dadurch leidet die Durchsichtigkeit.

    * wenig Speicherplatz wird benötigt

    * Rechenzeit zum Zusammensetzen des Klanges wird benötigt (fällt bei den schnellen CPUs nicht mehr relevant ins Gewicht

    * Anblas-und Ausklinggeräusche sind problematisch

    * innerpfeifliche nicht statische Teiltöne sind schwer, vielleicht überhaupt nicht zu Synthetisieren (ein weiterer Aspekt zum "sterilen" Klang)

    * Unterschiedliche Dispositionen können durch analysieren vorhandener trockener Samples erzeugt werden, die dann auch Amplitudenkorrigiert werden können. Man muss nicht extra in eine Kirche gehen und spart Zeit

    Sampletechnik

    * Die Orgel klingt lebendig weil Unzulänglichkeiten etc. in der wav-Datei enthalten sind.

    * bei vollem Sampling ist ein durchgängiger Mensurverlauf vorhanden

    * Wav-Dateien werden einzeln bearbeitet. Dadurch können geringfügig andere Phasenlagen gespielter Töne entstehen.

    * Die Register stehen in der Stereoebene dort wo sie in der Pfeifenorgel platziert sind

    * weitreichende Verstellmöglichkeit des Klanges ist kaum möglich

    * Klang Variationen sind dadurch nur mit unterschiedlichen Speicherbänken von Registern zu erreichen (ist dann eben eine andere Orgel im Gegensatz zu verstellten Obertönen etc bei der Physistechnik)

    * Es lassen sich durch unterschiedliche Aufnahmesituationen vielseitige Hörpositionen erreichen

    * Ist halt eine lebendige digitale Orgel und keine sterile Klangzusammensetzung.

    Ich hab bewusst die Betrachtungen nicht in Vor- und Nachteile geordnet. Ist ja subjektiv.

    Wer sich mit der Anschaffung einer Digitalorgel beschäftigt sollte genau hören und vergleichen und sich nicht an vielen Stellmöglichkeiten orientieren.

    Mein Beitrag ist nicht vollumfassend, die Technik kann inzwischen vorangeschritten sein. Das lässt viel Freiraum für andere Ansichten und Diskussionen etc.

  • Sehr schön beschrieben, danke dafür!

    Anblasgeräusche, sowie ein Ausschwingen des Tones sind kaum zu Synthetisieren weil es sich nicht um einen Klang sondern um ein an einem Ton orientierten Geräusch handelt.

    Das ist bei jeder Form der digitalen Orgel ein Punkt der mir immer auffällt. Selbst an einer einzigen Orgel ist das Anblasgeräusch und ähnliches immer anders, ganz abhängig von den anderen Tönen und Hall der noch im Raum ist. Davon abgesehen ändert es sich ja auch schon sehr stark wenn noch Luft in der Pfeife ist (z.B bei mehrmaligen schnellen spielen eines Tons). Auch wenn aufgenommene Orgeln dort ungenauer sind, sie sind doch sehr akkurat so das es sich immer exakt wiederholen lässt, was an einer echten Orgel eben so nicht geht. Auch das man hin und wieder einen verstimmten Ton mal dabei hat trägt doch viel zum Spielgefühl bei. Bei einer aufgenommen Orgel rutscht ja auch mal ein Ton der nicht ideal ist mit rein, aber der ist dann dauerhaft dort :)

    Theoretisch ließen sich aus dieser einzigen Abspeicherung alle Töne des Manuals in der Frequenz ausrechnen und bei Tastendruck wiedergeben.

    Mich würde hier interessieren wie Aeolus das ganze macht, dort wird ja auch beim ersten mal für jedes Register eine recht große Datei generiert die als "sample" beschrieben wird. Mir selbst fehlt nur das Fachwissen den Code dazu zu verstehen. Es wäre schon denkbar das hier dieser von dir beschriebene Weg gegangen wird, wobei das nicht ganz der Fall ist weil es doch diese Unterschiede gibt die es so nicht geben sollte... Weiß du da vielleicht mehr?

    EDIT:

    Bei Aeolus scheint das laden der Daten hier zu passieren: https://git.audiotronic.fr/Organnery/aeol…rce/rankwave.cc

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    • Offizieller Beitrag

    Dankeschön. Wenn man tatsächlich unterschiedliche Anblasgeräusche beim Sampling auch noch darstellen will geht der Speicherbedarf schnell ins Unermessliche. Dann käme ein Zufallsgenerator dazu, der jedesmal ein anderes Anblasen im Speicher sucht hinzu. Das geht m. E. zu weit.

    Ich will mich mal in nächster Zeit mit Aeolus beschäftigen. Mal sehen wie die das machen und Fehler ausbügeln. Brauch noch etwas Zeit. Vorher kommt noch die Beschreibung der Dereuxorgel

    • Offizieller Beitrag

    Da setzen nach meinem Wissen ja neuere Systeme auch an. Die Software kann ja beim Start die ganzen komplexen Berechnungen schon ausführen und die Register vorbereiten, diese Daten im Arbeitsspeicher ablegen oder die Töne bereits als Sample vorbereiten die dann ähnlich zu GO oder Hauptwerk nur abgespielt wurden nachdem sie einmal nach den gewünschten Parametern vorbereitet wurden.

    So kann es evtl. bei Aeolus gemacht werden. Nur, erst den Klang "auseinandernehmen" und abspeichern und dann beim Einschalten zusammenrechnen und als Klang zum Abrufen in einem Zwischenspeicher ablegen. Ist eigentlich doppelt gekoppelt.

    Es kommen ja wie in einem anderen Faden beschrieben Unterschiede beim Sampeln und in der Physistechnik dazu.

    Nimmt man z.B. eine Mixtur oder eine Unda Maris in den einzelnen Tönen auf oder als Amplitudenmodulation.

    Das gibt wesentliche Unterschiede im Klang bei der Abstrahlung über Lautsprecher