Die Klangparameter bei Aeolus

  • Hallo Michael und alle, die es interessiert.

    Erstmal Dank für die Blumen, aber übertreib es nicht!
    Nur kurz nebenbei: Spice gibt es noch, sogar kostenlos und auch unter Linux läuft es mit Wine (hab ich aber noch nicht ausprobiert):
    http://www.linear.com/designtools/software/#Spice
    Es ist aber für uns nicht geeignet, da es mehr auf Basis der Kirchhoffschen Gesetze (HHhhäääää???) elektrische Schaltungen analysiert, dabei allerdings für die Präsentation der Ergebnisse auch Fourier Synthese einsetzt. Aber ganz sicher bin ich mir da nicht. Ich kenne es, aber es scheint für den Zweck nicht geeignet zu sein.

    hanko

    • Offizieller Beitrag

    Die Kirchhoffschen Gesetze (Knotenregel und Maschenregel) sind auf Wikipedia ganz schön erklärt: siehe hier aber die benötigen wir in dem Fall ja nicht :)

    Bräuchten wir nicht eher ein Programm zur Fourieranalyse statt Synthese? Wir wollen doch das Spektrum eines Signals (unser Pfeifensample) ermitteln wenn ich das richtig verstanden habe? Dann kann anschließend Aeolus durch die Synthese der Einzelfrequenzen des Spektrums dieses Ursprungssignal näherungsweise nachbilden.

    Für den statischen Teil des Pfeifentons kann ich mir das in Aeolus vorstellen, aber eine Pfeife hat ja eine ausgeprägte Einschwingphase, d.h. der ganze Vorgang müsste wohl mit einer kontinuierlichen Fourier-Transformation erfasst werden. Hier ist mir nicht ganz klar, ob Aeolus im Stande ist, auch dieses kontinuierliche Spektrum dann zu verarbeiten? Die Aeolus-Parameter sehen mir eigentlich nicht danach aus.

    Wenn ich mich dunkel an meine Vorlesungen in Numerischer Mathematik zurück erinnere müsste man doch eine Laplace-Transformation im Zustandsraum durchführen um das ganze wirklich in einer Software verarbeiten zu können. Man hantiert dann mit Differentialgleichungen n-ter Ordnung die sich irgendwie zerlegen lassen. Damit müsste sich eigentlich jedes beliebige Originalsignal zu wohl 100 % mathematisch beschreiben und rekonstruieren lassen. Ich schätze hier befinden wir uns dann möglicherweise auch schon im Bereich des Physical Modeling ?

  • Hallo Michael und alle!

    Natürlich suchen wir ein Fourieranalyseprogramm, denn die Synthese macht ja Aeolus. Sinn der ganzen Aktion ist zur Zeit einen Weg zu finden, wie man die Einstellmöglichkeiten für die Register in Aeolus zielgerichtet zur Erzeugung von Orgelkängen nutzen kann. Dazu ist es sinnvoll, mehrere Wege parallel zu verfolgen:
    1. Analyse von Orgelsamples mit einem Fourieranalyseprogramm um deren Spektrum zu erkunden und in Aeolus ein entspechendes Register gestalten. Danach Vergleich von Original und Aeolus. Abweichungen ergründen und korrigieren.
    2. In Aeolus systematische Erkundung des Einflusses der zahllosen Parameter auf das Klangbild, damit man ein Gefühl dafür entwickelt welchen Effekt es hat, "wenn man wo dran dreht". Die ersten Versuche (ausgehend von bestehenden Registern) sind meist sehr frustrierend, weil man nach dem 10. Versuch nicht mehr weiß ob man Männchen oder Weibchen ist. Da ist Systematik gefragt.

    Für den ersten Komplex habe ich ein vermutlich brauchbares Werkzeug gefunden: Sounds, zu finden hier:
    http://didaktik.physik.fu-berlin.de/sounds/
    Es ist eine schon etwas ältere Entwicklung der FU Berlin. Wer Lust hat kann es sich mal runterladen und ansehen.
    Interessant: es werden auch einige Tonleitern von Instrumenten mitgeliefert, die man analysieren kann. Prima zur Einarbeitung!. Die Vorteile dieses Programms:
    Es kann als Eingang beliebige .wav Dateien verarbeiten, man kann die Genaiigkeit (Anzahl der Samples für die Analyse) und den Startpunkt im im Signal auswählen. Auf der Ausgangsseite zeigt es das klassische Frequenzspektrum in verschiedenen Varianten an und (das ist wichtig) es stellt das Frequenzspektrum als Wertetabelle zur Verfügung, sodass man mit Excel (oder LibreOffice unter Linux) nacherbeiten kann, z.B. Berechnung der Ordnungszahl der Harmonischen usw. Ich werde es jetzt einmal testen und dabei auch Hinweise für den Einsatz zusammenstellen, denn es ist ein Windows Programm!. Angeblich soll es aber unter Linux in WINE laufen. Werde ich testen und Euch weiter berichten.

    An Offenbass und wer auch immer die Möglichkeit hat: Ich brauch dann in absehbarer Zeit ein paar SampleSet von realen Orgel im .wav Format (andere kann ich vielleicht umwandel, wenn sie nicht zu exotisch sind. Ich brauche auch keinen vollständigen Satz, sondern z.B. nur alle cs in einer Fußlage, vielleicht Flöte 8' Prinzipal 8' und Trompete. Datei oder Link sind mir willkommen.

    So, nun muss ich was tun. Euch allen auch viel Spass bei der Arbeit wünscht
    hanko

  • Is noch nix mit arbeiten. ich möchte erst nochauf den zweiten Teil von Martins Beitrag eingehen.
    Mathematische Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Fourieranalyse ist ein periodischer Vorgang, d.h. im Oszillogramm muss jede Periode der Schwingung exakt genau so aussehen wie die anderen (salopp gesagt). Das trifft für den eingeschwungenen Zustand auch weitgehend zu aber natürlich nicht für die Einschwingphase. Unübersehbar ist dabei ja die sich ändernde Amplitude, aber auch das Frequnzspektrum ändert sich. Wenn man das streng mathematisch modellieren will gerät man schnell vor die von dir erwähnten Probleme, die zur Zeit wohl noch die Rechenkapazität gängiger PCs überfordern. Ausgehend von der Annahme, dass der Klangeindruck im Wesentlichen durch den eingeschwungenen Zustand gegeben ist, könnte man vielleicht für die Einschwingphase mit einer Mogelpackung arbeiten, die wesentlich einfacher zu realisieren ist: Man variiert das Spektrum an Hand von einigen Parametern in kurzen Zeitabschnitten und berechnet danch die Samples. In Aeolus sind das die Parameter Attack time und Attack peak im Register Editor unter dem Reiter "Harmonics - Attack" . Damit lässt sich die Ansprechzeit (Attack time) und eine Änderung der Amplitude während dieser Zeit als Überhöhung oder Minderung (Attack peak) für jede Oberwelle einstellen.
    Zum Verständnis ist vielleicht auch eine (bisher unbestätigte) Vermutung hilfreich: Mit ziemlicher Sicherheit führt Aeolus die Synthese nicht in Echtzeit aus! Sondern in der Anlaufphase, während die Registerschalter blinken, werden "Samplesets" aus den Vorgaben berechnet und abgespeichert. Wenn eine Taste gedrückt wird, werden die Samples ausgegeben, wemutlich wie bei jeder Samplingorgel. Anders ist bei Aeolus nur, wie es an die Samplesets kommt: Es erzeugt sie aus den Vorgaben im Register Editor, andere Programme (GO, HW) benutzen aufbereitete Aufnahmen von realen Orgeln. Vorteil: man ist nicht an die konstruktiven Grenzen des realen Orgelbaus gebunden und kann so durchaus Klänge erzeugen, die mit realen Orgeln nicht erreichbar sind. Ob das musikalisch befreidigend oder gar wünschenswert ist, ist sicher Geschmackssache. Denkbar ist auch, dass die bereitgestellten Parameter nicht ausreichend sind, um das Klangbild hinreichend gut zu beschreiben. Aber daran könnte man ja auch drehen.
    Noch meine Meinung zum physical modelling: PM ist eine mathematisch-physikalische Beschreibung der physikalischen Vorgänge bei der Entstehung und Ausbreitung des Klanges, eine sehr aufwändige und rechenintensive Abarbeitung von komplizerten Vorgängen die kaum in einfache Modelle zu fassen sind. Und die Qualität des Ergebnisses steht und fällt mit der Qualität der Modelle, die aber vielleicht zu komplex sind, um hinreichend genau dargestellt zu werden.(Man betrachte nur die turbulente Strömung am Labium. Stell mal dafür eine Formel auf! ) Ich bitte um Verzeihung: Aber für mich ist es ein Schießen mit Kanonen auf Spatzen, wenn ich den nötigen Rechneraufwand sehe. Aber vielleicht irre ich ja. Nicht vergessen: Physiker sind auch nur Menschen, auch wenn sie das nicht wahrhaben wollen.
    Der Ansatz von Aeolus ist ein anderer. Hier wir kein physikalisches Modell der Tonentstehung verwendet, sondern hier wird modelliert, was aus der Orgel raus kommt: Der Ton, wie er sich in einiger Entfernung von der Orgel darbietet. Dafür bietet die Synthese ein sehr gutes Werkzeug, wenn man die Parameter in den Griff bekommt. Und das wollen wir hier versuchen Wer macht mit?

    Obige Darstellung ist die private Meinung des Verfassers und in keiner Weise wissenschaftlich bewiesen.

    herzliche Grüße von Hanko.

    Jetzt aber an die Arbeit!

  • Hallo Freunde, ich hab ein kleines Osterei für euch:

    siehe Anhang Trompete1.jpg
    Das ist das Spektrum einer Trompete, analysiert mit Sounds ()

    Siehe Anhang Trompete2.jpg
    Das selbe Ergebnis mit linearer Frequenzskala. Man erkennt sehr schön den gleichmäßigen Abstand der Obertöne. Frage: Welcher Ton ist es?
    Fazit: Dieses Werkzeug ist durchaus brauchbar, aus (geeigneten) .wav Dateien die nötigen Parameter für Aeolus Register zu gewinnen.
    Der nächste Schritt ist jetzt, die gewonnenen Parameter in ein Aeolus Register zu gießen.
    Wenn sich jemand mit Sounds beschäftigen möchte, findet er in den mitgelieferten Instrumenten einige lohnende Studienobjekte. Interessant ist auch der Vergleich Trompete-Flöte.

    Herzliche Ostergrüße von
    hanko

    PS: Wie kriege ich denn die Screenshots hier rein? Und wo bleiben die Anhänge? In der Vorschau sind sie nicht zu sehen. Mal sehen was das wird.

  • Das Osterei war leider faul. Wie kriege ich denn ein .jpg Bild hier rein (543 u 550 kB)? Und die Anhänge sind auch nicht erschienen. Kann mir einer helfen?

    Der frustrierte Osterhase
    hanko

  • ... oder aus einer web-Adresse mit dem Bild-Link (rechts die Baumtaste) zwischen dem eingeklammerten "LINK" verlinken und danach "Speichern".

    Ostergruß

    Felix

  • Hallo crofelix,

    Zitat

    Original geschrieben von crofelix

    ... oder aus einer web-Adresse mit dem Bild-Link (rechts die Baumtaste) zwischen dem eingeklammerten "LINK" verlinken und danach "Speichern".

    das ist mir zu kurz und zu schnell. Du hast einen alten Mann vor Dir! Jetzt weiste auch warum meine Texte so langatmig sind.

    Übrigens, ich versuchs nochmal indem ich den gesmten Text inclusive Bilder als Anhang verschicke

    Dank für deine Hilfe, Felix

    Ostergrüße von Hanko

  • Hallo hanko,

    auch ich bin nicht der Jüngste. Ob Du mit Dropbox oder Flikr, oder im eigenen web-Raum Bild ablegst, wirst Du eine Verbindung bekommen. Wenn Du sodann in Deinem Beitrag die links vorhandenen Icons betrachtest, wirst Du das Bild eines Baumes entdecken. Du brauchst lediglich darauf klicken und zwischen dem in eckigen Klammern mit "Link" ausgeschriebenen Text Deinen Link (Verbindung zum Bild) kopieren. Es ist wirklich einfach.
    Übrigens, Du kannst an die folgende Mail-Adresse mir die Bilder per Mail zuschicken. Ich würde Dir dann die Verbindung (Linkadresse) senden, welche Du nur kopieren und nach dem Klick auf die Baum-Icone dazwischen, zwischen die abgeschlossenen eckigen Klammer einfügen könntest. Meine Mailadresse ist:

    orgel(klammeraffe)crofelix.net

    Ich habe selber einen ziemlich großen web-Speicher, da ich merere web-Sites darauf habe, die nicht so viel Speicher benötigen. Das Beste ist schlicht und einfach, was man selber hat und verwaltet...

    Nun muß ich weg - in den Gottesdienst

    LG
    Felix

  • Hallo Freunde, ich hab ein kleines Osterei für euch:

    Das ist das Spektrum einer Trompete, analysiert mit Sounds. Man erkennt sehr schön den gleichmäßigen Abstand der Obertöne.


    Das selbe Ergebnis mit logarithmischer Frequenzskala. Frage: Welcher Ton ist es?
    Fazit: Dieses Werkzeug ist durchaus brauchbar, aus (geeigneten) .wav Dateien die nötigen Parameter für Aeolus Register zu gewinnen.
    Der nächste Schritt ist jetzt, die gewonnenen Parameter in ein Aeolus Register zu gießen.
    Wenn sich jemand mit Sounds beschäftigen möchte, findet er in den mitgelieferten Instrumenten einige lohnende Studienobjekte. Interessant ist auch der Vergleich Trompete-Flöte.

    Herzliche Ostergrüße von
    hanko

    Ob das jetzt klappt????


    [red]...editiert zum Zwecke der Sichtbarkeit von Hanko's Bildern in Hanko's Sinn...[/red]

  • Danke Martin für die tatkräftige Unterstützung. Ich muss noch viel lernen!

    Nun der Wermutstropfen: Leider sind die Bilder Vertauscht, aber das war meine Schuld.

    Hat jemand Lust, mit Sounds zu experimentieren? Hier nochmal der Link:
    http://didaktik.physik.fu-berlin.de/sounds/
    Wahrscheinlich stimmts wieder nicht und ich beschäftige die Moderatoren, aber sie haben ja eine Engelsgeduld mit mir. Danke. Aber wo finde ich den Button für die LINK Klammerung?
    Sounds ist übrigens ein Windows-Programm, aber das habt ihr sicher schon gemerkt. Unter Wine habe ich es nicht ans Laufen gebracht.

    Dank an alle Helfer von

    hanko

  • Hallo,

    ich denke, das Thema Klanganalyse wird uns noch einige Zeit beschäftigen und da hier dieser Thread dank meiner Geschwätzigkeit und Dusseligkeit langsam überquillt werde ich einen neuen Thread "Klanganalyse" unter "Aeolus" aufmachen. DasThema ist zwar allgemein gültig, aber essentiell ist es nur für Aeolus.

    Also, Klanganalyse bitte zukünftig unter Klanganalyse abhandeln.

    hanko

  • Damit keine Missverständnisse aufkommen: Martin hat freundlicherweise meinen Murks korrigiert und nun passen Bilder und Text zusammen!. Nicht das nochmal jemand dran dreht. Danke Martin!

    An chillissimo: Viel Spass und viel Erfolg. Ich stehe für Rückfragen bereit. Aber dann bitte im neuen Thread "Klanganalyse", damitt wir die Übersicht nicht verlieren.

    hanko

    • Offizieller Beitrag
    Zitat

    Original geschrieben von hanko

    Mathematische Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Fourieranalyse ist ein periodischer Vorgang, d.h. im Oszillogramm muss jede Periode der Schwingung exakt genau so aussehen wie die anderen (salopp gesagt). Das trifft für den eingeschwungenen Zustand auch weitgehend zu aber natürlich nicht für die Einschwingphase.

    Es gibt ja verschiedene Arten von Fourier-Transformationen siehe Wikipedia. Mit der sogenannten kontinuierlichen Fourier-Transformation lässt sich eben gerade ein nicht periodisches Signal wie der Einschwingvorgang gut beschreiben. Aber die wird ja bei Aeolus offenbar leider nicht verwendet.

    Zitat

    Ausgehend von der Annahme, dass der Klangeindruck im Wesentlichen durch den eingeschwungenen Zustand gegeben ist, könnte man vielleicht für die Einschwingphase mit einer Mogelpackung arbeiten, die wesentlich einfacher zu realisieren ist: Man variiert das Spektrum an Hand von einigen Parametern in kurzen Zeitabschnitten und berechnet danch die Samples.

    Diese Annahme sorgt genau dafür, dass die meisten künstlichen Klangerzeugungen auch so unrealistisch klingen. So wie man es in der Regel von den Sakralorgeln kennt. Man muss schon den Klang einer Pfeife genau kennen und hinhören um diese Unterschiede zu begreifen - vielen Laien (darunter selbst Organisten) ist das nicht bewusst und deshalb finden viele den Klang auch in Ordnung "klingt nach Orgel".

    Aber: Das Wesen einer einzelnen Orgelpfeife ist jeweils ein sehr individuelles Unikat! Der Intonateur kann die Klangcharakteristik der einzelnen Pfeifen eines Registers nur mehr oder weniger gut aneinander angleichen. Bei einer Barockorgel ist sogar ausdrücklich erwünscht, dass jede Pfeife etwas individuell klingt. Gerade das macht den Reiz der Orgel überhaupt aus.

    Ganz wichtig dabei sind die Einschwingphasen, die sich sehr voneinander unterscheiden und bei großen Pfeifen - sprich tiefen Tönen - mitunter mehrere Sekunden betragen. Bei vielen Pfeifen kommt also ein kurz gespielter Ton noch nicht mal recht bis zum eingeschwungenen Zustand. Das ist also ein ganz wesentlicher Bestandteil von Orgelmusik. Diese Einschwingvorgänge also nicht bestmöglich zu simulieren ist ein krasser Denkfehler. Ebenso ein Register nur mit praktisch identischen Pfeifen aufzubauen, die nur eine andere Tonhöhe aufweisen. Ich habe den Eindruck, dass selbst beim Physical Modeling nicht soweit gedacht wird, wenn ich mir diese Sakralorgeln anhöre.

    Das meinte ich auch mit "die Simulation von Aeolus ist wesentlich zu einfach". Aber das soll der Sache keinen Abbruch tun. Es ist interessant die aktuelle Funktion von Aeolus zu erforschen um Erkenntnisse zu erlangen, was evtl. zukünftig daran verbessert werden könnte.

    Gruß Michael

  • Zitat

    Original geschrieben von Mikelectric

    Es ist interessant die aktuelle Funktion von Aeolus zu erforschen um Erkenntnisse zu erlangen, was evtl. zukünftig daran verbessert werden könnte.


    Hallo Michael,

    das ist genau die Basis, auf der ich aufbauen möchte. Meine Meinung ist, dass der unbefriedigende Klang weniger an der Modellierung liegt, als an der etwas zu flüchtigen Einstellung der Parameter. Geh im Thread 2 Seiten zurück und schau dir das Registereditor Fenster an. Nahezu alles steht auf Einheitswerten. Ein bischen meht Mühe sollte man schon hineinstecken. Und der Reiter "Harmonics-Random" bietet die Möglichkeit die Amplituden der Oberwellen um einen Zufallswert zu variieren. Somit klingen benachbarte Pfeifen keineswegs gleich. Unter "General/Vol/Tune" lässt sich eine leichte Verstimmung in der Anspechphase, ebenso in der Ausklingphase einstellen. Ich glaube, solange wir die gegebenen Möglichkeiten nicht ausgiebig untersucht haben, ist es wohl noch zu früh für ein Urteil. Machen wir uns an die Arbeit. Für mich ist der nächste Schritt der Versuch, den Kang der Trompete (aus den Sounds Beipielen) sauber zu reproduzieren. Wenn das nicht gelingt, hat Aeolus Pech gehabt.

    Liebe Grüße von hanko


    [navy]<Admin: Format des Zitats von Mikelectric korrigiert - der zugehörige Text sollte innerhalb der Umrahmung sein>[/navy]