Sampling versus Physical Modeling

  • Wir müssen hier deutlich Physistechnik und Physical-Modelling unterscheiden.

    Das Modelling-Verfahren ist deutlich naturnaher aber mit erheblichen Rechenaufwand verbunden als mit Physistechnik.

    Wenn ich ein Bild von der Zugspitze haben möchte fotografiere ich sie einfach.

    Ich käme nicht auf die Idee, einzelne Teile der Zugspitze zu fotografieren und sie hinterher zu einem Ganzen zusammenzufügen. Nur, damit ich die Wiese und Tannen und Felsen farblich anders gestalten kann

    Meinst du mit deinem ersten Satz etwa Folgendes, Rainer?:

    Physical Modelling wäre das Erzeugen eines Pfeifenklangs von Grund auf mithilfe komplexer Algorithmen, die man aus gründlichster Analyse gewonnen hat. Das theoretische "Ideal".

    (Dies ist jedoch viel zu rechenaufwändig. Um die Luftströmung z.B. um ein Flugzeug zu emulieren, braucht man die schnellsten Computer. Man könnte auf diese offensichtlich ineffektive Art - so lese ich - mit den heutigen Computern noch nicht einmal vielleicht 5 Pfeifen zusammen mit ihrer Wechselwirkung darstellen. Und das nur mit ziemlich groben Algorithmen, wie man es in den Computerspielen auch sieht..... Viele Details, wie z.B. die chaotische Pfeifenansprache lassen sich wohl gar nicht mit mathematischen Modellen sinnvoll beschreiben......)

    Bei Physis - so vermute ich und reime es mir zusammen - werden wohl Grundklänge geladen. Auch eine Physis-Orgel soll recht lange starten.

    Dann werden wohl nur die VERÄNDERUNGEN der Klänge mit Algorithmen gestaltet. Ein Verfahren, das man in vielen Bereichen, z.B. auch bei animierten Filmen anwendet.

    Kommt das nach eurer technischen Erfahrung nach in etwa hin?

    (Hast du es so gemeint, Rainer?)

  • Ein weiteres Video, auch sehr spannend wie eine Organistin ihr Pedal midifiziert, in mehreren Teile und mit Worten technischen Videos zu Sensoren und Co. Sehr informativ und schön zu sehen, dass es auch Frauen gibt die so etwas machen. Die hat technisch wirklich viel Ahnung.

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    • Offizieller Beitrag

    Ja, das trifft zu.

    Physistechnik benutzt weitgehend die Klanganalyse. Ein Ton wird in einzelne Sinusschwingungen (Grund und Obertöne) analysiert und jeweils gespeichert. Das geht praktisch nur bei statischen Tönen. Veränderungen in den einzelnen Amplituden verändern den Klang.

    Vorläufertöne sind nicht statisch. In ihnen vorkommende Sinusschwingungen verändern sich stetig und lassen sich nicht analysieren

    Physical Modelling ist ein Verfahren bei dem Instrumenteigenschaften, Veränderungen von Toneinsatz und Tonentfaltung leiser und lauter Töne ( z.B. Klavier mit unterschiedlichem Anschlag) rechnerisch analysiert und gespeichert werden.

    Der Unterschied zwischen beiden Systemen besteht hauptsächlich darin, dass beim Spielen in der Physistechnik der Ton bei jedem Tastenanschlag gleich ist. Er wird ja "nur" aus Sinustönen mit unterschiedlicher Amplitude zusammengesetzt

    Im Modelling System werden Spieltechnik (schneller / langsamer Tastenanschlag. Anschlaggeschwindigkeit etc) erfasst. Daraus wird ein Klang errechnet.

    Da beim Spielen stets Unterschiede in Anschlag und Geschwindigkeit auftreten ist jeder Ton im Klang geringfügig anders.

    Am deutlichsten tritt das bei Saiteninstrumenten inkl. Klavier auf. Bei einer mechanischen Orgel ist der Tonansatz bei langsamen Betätigen der Tasten anders als beim schnellen Niederdrücken. Das kann das Modellingsystem berücksichtigen. Der Physistechnik ist es "egal"

    Das ist nur ganz vereinfacht dargestellt.

  • Ich finde Viscount verschenkt viel Potential. Würden sie clever sein, dann würden sie ein Werkzeug anbieten mit dem sich alle Parameter ändern lassen. Dann könnten andere eigene Zusammenstellungen erstellen, Dinge optimieren und z.B über eine eigene Plattform anbieten, damit jeder Zugang hat. Da könnte man nebenbei auch noch ein paar Euro verdienen, wenn ich nun sage ich biete dort meine Zusammenstellung an für 50 Euro und bezahle dafür eben 10% an Viscount. Nebenbei würde alleine nur die Möglichkeit vermutlich dafür sorgen, dass viele Geräte verkauft werden, weil die Leute es probieren wollen.

    Auf der anderen Seite könnte man dabei aber auch offenbaren, dass die eigene Technik nicht so magisch ist und vielleicht nur mit dem Wissen der Parameter das ganze nachbauen.

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  • Die Physistechnik von Viscount IST Physical Modeling. Klanganalyse wurde nur für die Entwicklung der mathematischen Modelle benötigt. Das ist auf der Homepage von Viscount und in deren Videos auf YouTube gut erklärt. Der praktische Vorteil gegenüber Organteq, die ja prinzipiell das Gleiche machen, ist die riesige Rechnerleistung die in den Instrumenten verbaut wird.


    Direkt an den Physis-Instrumenten lassen sich verschiedene Parameter der Register einstellen, wobei die Auswahl der Parameter wohl auf diejenigen beschränkt ist, bei denen man nichts wirklich falsch machen kann. Auf YouTube wird gezeigt, wie die Entwickler mit ihrem Tool zum Programmieren arbeiten: wenn man da nicht wirklich weiß was man tut, dann wird das nichts.


    Einen guten Start ins neue Jahr,

    Ralf

  • Rainscho, Ralfs Projekt Vielen Dank. Mich interessiert das!

    Ich habe noch nie eine Physis gespielt, werde das bei Gelegenheit aber mal ausführlich tun.

    Zu Rainer: ich habe mir sagen lassen, dass die Physis Anschlagsdynamik berücksichtigen würde. ??

    Zu Ralf: Das halte ich und viele andere für technisch unmöglich und auch ineffektiv. Ich denke, es ist Werbeprosa, um sich von Sampling/Hauptwerk abzugrenzen.

    Es heißt dort nur, dass man kein konventionelles Sampling verwendet. Die Pfeifenansprache ist z.B. dermaßen chaotisch, dass es dafür keine sinnvoll

    berechenbaren Algorithmen geben kann.

    Was in Werbefilmen und -prospekten behauptet wird, ist oft einfach Müll. Siehe auch die Beschreibung der Technik der neuen Gloria-Kircheninstallation weiter

    oben.

    Das ist vielleicht gläubiges, aber jedenfalls Spendengenerierungsgewäsch.

  • Zu Rainer: ich habe mir sagen lassen, dass die Physis Anschlagsdynamik berücksichtigen würde. ??

    Die Frage wäre aber nach dem Sinn des ganzen. Im Grunde gibt es bei einer Orgel ja nur Ventil auf und Ventil zu. Natürlich könnte man an mechanischen Orgeln auch Ventil nur ein Stück offen unterscheiden, aber sinnvolle Ergebnisse bekommt man da ja nicht wirklich. Gut man kann jetzt noch schauen ob es einen unterschied macht wie schnell das Ventil öffnet, aber so was ist ja eh nur bei mechanischen Orgeln relevant. Es wird aber eher in schiefen klängen enden.

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  • Bezüglich Intonation stimme ich dir, Ralf, zu.

    Ich habe neben der Anpassung an meine Rauminstallation nur mal probiert, die Prinzipale der Rotterdam, die ja in natura in mehreren Reihen aufgeteilt sind, ein wenig bestimmender einzustellen. Nur die Amplitude, sonst nichts. Ergebnis: Die "Färberegister" hört man kaum noch. Es ergibt keine stimmige Orgel.

    Viel gravierender ist ja anscheinend der Eingriff bei Physis. Da wird aus einem Arp Schnitger Register ganz schnell ein ARP Synthesizer.

    Habe mir sagen lassen, Haralder, dass Viscount 50+ Leute in der Forschungsabteilung hat. Des weiteren Leute wie der ehemalige Wichernkantor, der viel Erfahrung in allen möglichen Orgellandschaften mitbringt. Ohne solche externen Mitarbeiter geht es nicht. Auch nicht bei einer großen neuen Kircheninstallation. Das ist eine Sache von vielen, äußerst geschulten und erfahrenen Ohren.

  • Ist mir sch 2 mal so gegangen: Wollte ein Wort in einem Post verbessern. Statt dessen habe ich mich aus Versehen ohne es erst zu merken selbst zitiert ?

    Dann ist mir das peinlich....und ich kann keinen Beitrag löschen.... Oder geht das doch irgendwie?

    Nix kann man auch nicht schreiben, also einen Punkt...?


    Aber vielleicht sind das die wertvollsten Beiträge ??

    • Offizieller Beitrag

    Die Frage wäre aber nach dem Sinn des ganzen. Im Grunde gibt es bei einer Orgel ja nur Ventil auf und Ventil zu. Natürlich könnte man an mechanischen Orgeln auch Ventil nur ein Stück offen unterscheiden, aber sinnvolle Ergebnisse bekommt man da ja nicht wirklich. Gut man kann jetzt noch schauen ob es einen unterschied macht wie schnell das Ventil öffnet, aber so was ist ja eh nur bei mechanischen Orgeln relevant. Es wird aber eher in schiefen klängen enden.

    Anblasgeräusche bei mechanischen Orgeln sind verschieden und von der Geschwindigkeit der Tastenbedienung abhängig.

    Bei elektrischer/ elektropeumatischer Traktur gibt es nur so winzige Schwankungen der Ventilöffnungen dass davon keine Abhängigkeit in der Tonansprache abgeleitet werden kann.

    Aus dem Grund ist Physical Modelling mehr für ein Klavier oder Cembalo geeignet. Um so etwas bei einer Digitalen Orgel wirksam werden zu lassen muss man pro Taste 2 Kontakte ausgeben und mit 2 x NoteOn in GO/HW zeitlich berechnen um daraus die Geschwindigkeit der Taste zu ermitteln.

    Mit 2 Kontakten in Physis, wenn das System dies verarbeiten kann, ist eigentlich nur denkbar dass ein künstlich erzeugter Vorläuferton bei schnellem Spiel verkürzt wird und in den statischen Ton übergeht.

    Unterschiedliche Anspracheverhalten der Pfeifen verschiedener Register in Diskant und Bass sind bereits in guten Sets enthalten. Da wird bei gleicher Ventilöffnungszeit mit Physical Modelling nichts bedeutend anderes herauskommen. Alle Systeme sind von der Güte der Set-Herstellung mit Aufnahme und Verarbeitung abhängig.

    Mir erschließt ich der Sinn dieser Systeme bei einer Orgel nicht wirklich. Das Klavier klingt mit Physical Modelling tatsächlich sehr lebendig und überzeugend.

    • Offizieller Beitrag

    Die dem Physical Modelling zugeschriebenen Erfassung der Interaktion zwischen Registern untereinander will ich mal versuchen klar zu machen, was das für HW/GO und den Sets bedeuten würde.

    Beispiel:

    Eine Orgel mit vier Registern, a, b, c, d

    a = wave-Datei a

    b = wave-Datei b

    c = wave-Datei c

    d = wave-Datei d

    Diese Dateien sind ohnehin notwendig.

    Interaktionen entstehen bei den Kombinationen:

    a+b = wave-datei ab

    a+c = wave-Datei ac

    a+d = wave-Datei ad

    a+b+c = wave-Datei abc

    a+b+d = wave-Datei abd

    a+c+d = wave-Datei acd

    a+b+c+d = wave-Datei abcd

    b+c = wave-Datei bc

    b+d = wave-Datei bd

    b+c+d = wave-Datei bcd

    c+d = wave-Datei CD

    Diese Dateien kämen dazu.

    Das benötigt Speicherplatz

    Anstelle 4 Dateien braucht man 15. Und jetzt wird es kompliziert mit "wenn, und, wenn nicht"

    In der ODF muss, wenn ein Register oder eine Registerkombination gewählt wird, dies genau definiert werden

    Beispiel:

    Register a "an"

    a kommt in acht Kombinationen vor.

    Heißt, ich kann nicht nur definieren:

    wenn a "an" dann wave-Datei a.

    Sondern ich muss alle anderen Kombinationen die a enthalten ausschließen.

    Also Register a an:

    Wenn a "an" und b "nicht an" und c "nicht an" und d "nicht an", dann wave-Datei a usw.

    Viel Spaß bei der ODF für 80 Register!!!!!!!

    Ähnliche logische Abfragen und Formelerstellungen sind im Physikal Modelling nötig.

    Jetzt kann man sagen: Die Interaktion zwischen Register a und b interpoliere ich für b und c, berechne das mit der Tonhöhe usw.

    Das spart evtl. Formelerstellung und etwas Berechnungszeit

    Und was geschieht wenn a gut gestimmt ist und b verstimmt. Dann die Berechnung auf a und c übertragen wird, wobei c gut gestimmt ist. Wird glaube ich problematisch.

    Mit dieser Vorgehensweise hat man nur Registerinteraktionen berücksichtigt. Jetzt wird es noch verrückter:

    Ich kombiniere jeden Ton eines Registers mit allen möglichen Tonkombinationen eines zweiten Registers bei 60 tönigen Manual und achtstimmigen Akkord. Wer Lust hat die Anzahl der Wave-Dateien für nur 20 Register zu ermitteln.... nur zu!!!!

    Und dann die "wenn-Abfragen" für jeden Ton, Akkord und jedes Register!!! Die ODF wird spannend.

    Man kann jedes System zum Exzess treiben. Bzgl dieser Betrachtungen kann man sich den Rechnungsaufwand bei Physical Modelling vorstellen.

    Und wenn man eine Taste betätigt wann der Ton hörbar würde.

    Wenn dann so eine schöne Orgel fertig hat kann man von der Kunst des digitalen Orgelbaus sprechen.

    Fazit: Auch bei Physical Modelling wird man Kompromisse eingehen müssen.

    Nur, was nutzt all solch Aufwand wenn die Abstrahlung über Lautsprecher stattfindet. Sie sind das schwächste Glied in der Kette

    Ich hab hier nur logisch den Aufwand, der bei HW/GO für Interaktionen nötig würde, beschrieben und versucht verständlich zu machen.

  • Ein wenig Kombinatorik zur Verdeutlichung:

    Bei jeder geschlechtlichen Vermehrung vereinigen sich 23 zufällig zusammengewürfelte Pfeifen....äh, männliche Chromosomen mit 23 beliebig ausgewählten weiblichen waves alias Chromosomen.

    Statistisch gesehen können also aus den Elternblökern 2hoch23 verschiedene Schreipfeifchen hervorgehen . Das sind etwa 70 Billionen Möglichkeiten.

    (Physis schafft das "seit 15 Jahren" (siehe Werbetext oben) immer besser und für alle Orgelarten inzwischen perfekt....

    Man muss ja nur die 70++ Billionen Veränderungen in eine Formel, in einen Algorithmus, in ein Modell gießen....

    ??)

    • Offizieller Beitrag

    (Physis schafft das "seit 15 Jahren" (siehe Werbetext oben) immer besser und für alle Orgelarten inzwischen perfekt....

    Man muss ja nur die 70++ Billionen Veränderungen in eine Formel, in einen Algorithmus, in ein Modell gießen....

    ??)

    Physical Modelling schafft das. Von Herstellern oft als Physis bezeichnet. Ist m.E. technisch bissl irreführend

  • Das wird wunderbar, Rainer. :*

    die Quantencomputer 2448 werden es schaffen, die Luftströmungsverhältnisse von 100 000 Pfeifen mit ihren göttlichen Wechselwirkungen in wunderbaren Räumen mit all ihren physikalisch prinzipiell nicht vorausberechenbaren, durch Zufall und Wahrscheinlichkeit geprägten komplexen Wechselwirkungen zu simulieren.

    Mit ALL ihren klitzekleinen, zufälligen Schwankungen in den Anfangsbedingungen mit den riesigen Auswirkungen auf das Klangergebnis und -erlebnis!!

    Es wird herrlich, markerschütternd, numinos und engelsgleich!! :love:<3

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    Leider hat man noch nichts anderes erfunden als Lautsprecher und deshalb baut man seit 2440 wieder W O N D E R P I P E S aus Metall und Holz und stellt sie in die neu wiederaufgebauten G O D C A T H E D R A L E S.

    Die ersten Menschen lernen wieder die Pfeifen zum Klingen zu bringen. Die Domprobstroboter bringen es ihnen bei!! Sie tippen ihnen auf die Finger, die sie bewegen sollen.....

    Kannst du dir das vorstellen, Rainer? Traumhaft........

  • Ich denke einmal die Zukunft wird eher in Hybridorgeln liegen. Ein klassisches stabiles Fundament aus echten Pfeifen und weitere Register ergänzt durch digitale Lösungen. Somit würde man die Vorteile aus beiden Welten verbinden. Bei einigen Registern wäre es sogar unheimlich praktisch diese digital zu haben. Ich denke da nur mal an das Trompeten Register. Trompeten sind vom Klang herrlich an einer Orgel, aber praktisch spielt man sie extrem selten, da sie vor jedem Einsatz einmal durchgestimmt werden müssen. Aber auch andere Register die primär als Melodiestimme eingesetzt werden wie Oboe und co sind sehr anfällig was Verstimmungen betrifft. Vor allem auch weil diese im Vordergrund sofort auffallen wenn sie schief klingen. Ein weiterer Einsatz wären sehr große Register im Pedal.

    Die Herausforderung die ich dabei aber sehe ist die Harmonisierung beider Teile. Während der digitale Teil quasi fix ist, verändert sich der mechanische Teil je nach Temperatur und so weiter. Die Herausforderung wäre nun, dass der digitale Teil automatisch sich die Parameter so einstellt, dass es zum analogen Teil stimmig ist. So was wäre ja mit Mikrofonen oder Sensoren gut machbar. Eine Funktion zum stimmen, dann spielt man einmal jeden Ton auf dem Referenzregister und die Software stellt dann die Parameter für den digitalen Part ein. Wenn ich jedoch die gesamte Orgel immer nach dem digitalen Part stimmen müsste, dann würde ich wohl die Lust schnell verlieren beides zusammenspielen zu wollen.

    Rein technisch sollte man aber sogar die Stimmung des mechanischen Parts automatisieren können. Wäre natürlich technisch ein extremer Aufwand bei z.B 4.000 Pfeifen x 1-2 Stimmvorrichtungen.

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