[0001] Die Erfindung betrifft ein Pianoforteinstrument, mit einem Spielwerk mit Tasten,
mit Saiten, die über einen Mechanismus bei einer Betätigung der Tasten angeschlagen
und in Schwingung versetzt werden, mit einem Resonanzboden, auf den die Schwingungen
der Saiten übertragen werden, mit Sensoren und mit einer Einrichtung zur Einspeisung
zusätzlicher Schwingungsenergie in den Resonanzboden. Sie betrifft ferner ein Verfahren
zur Beeinflussung des Klanges eines Pianoforteinstrumentes, mit einem Spielwerk mit
Tasten, mit Saiten, die über einen Mechanismus bei einer Betätigung der Tasten angeschlagen
und in Schwingung versetzt werden, mit einem Resonanzboden, auf den die Schwingungen
der Saiten übertragen werden, mit Sensoren und mit einer Einrichtung zur Einspeisung
zusätzlicher Schwingungsenergie in den Resonanzboden.
[0002] Pianoforteinstrumente sind seit Jahrhunderten bekannt. Zu ihnen zählen in erster
Linie Klaviere und Flügel. Das starke Interesse der musikalisch interessierten Öffentlichkeit
an qualitativ hochwertigen akustischen Pianoforteinstrumenten hat seit dem Beginn
der Entwicklung akustischer Pianoforteinstrumente vor rund 300 Jahren im Rahmen handwerklicher
Intuition und wissenschaftlich untermauerter Entwicklungsprozesse zu ständig verbesserten
Pianoforteinstrumenten geführt. Nach dem heutigen Stand der Technik lässt sich die
erreichte Perfektion auf akustisch-mechanischem Weg nicht mehr signifikant steigern.
[0003] Die Pianoforteinstrumente besitzen eine größere Zahl an Tasten, die durch mechanische
Einwirkung Saiten zu Schwingungen anregen. Diese Saitenschwingungen werden dann wiederum
auf einen Resonanzboden übertragen. Die Schwingungen dieses Resonanzbodens führen
dann zu dem Klang, den der Pianist beziehungsweise sein Publikum zu hören bekommt,
unter Umständen durch Eigenschaften des Raums beeinträchtigt, in dem das Pianoforteinstrument
steht, beispielsweise durch Nachhall oder Dämpfung.
[0004] Aus der US-PS
4,058,045 ist ein Klavier bekannt, bei dem die Schwingungen des Resonanzbodens abgefühlt werden,
einem Verstärker zugeführt und dann in entsprechend vergrößerter Amplitude auf einem
anderen Resonanzboden wiedergegeben werden. Dadurch soll eine Lautstärkeregelung eines
Klaviers möglich werden.
[0005] Eine ganz andere Möglichkeit sieht die
EP 1 278 180 A1 vor. Dort wird ein Tasteninstrument beschrieben, bei dem eine vollständige Stummschaltung
möglich wird. Die Betätigung der Tasten wird von den Saiten und dem Resonanzboden
abgekoppelt und statt dessen dem Nutzer des Gerätes ein aus der abgefühlten Betätigung
der Tasten ermittelter und elektronisch erzeugter synthetischer Klang zur Verfügung
gestellt, etwa über Kopfhörer.
[0006] Zusätzliche Möglichkeiten für die Klangwiedergabe von Pianoforteinstrumenten werden
beispielsweise sehr erfolgreich durch die
WO 90/03025 A1 der Anmelderin vorgeschlagen. Hier wird eine zusätzliche Energieeinspeisung in die
Resonanzböden akustischer Pianoforteinstrumente durch Treibersysteme eingesetzt. Diese
Systeme führen dem Resonanzboden mit Hilfe eines Systems aus Magneten und Spulen Schwingungsenergie
zu.
[0008] Derartige Systeme dienen insbesondere dazu, den Resonanzboden des Klaviers oder sonstigen
Pianoforteinstruments zugleich als eine Art Lautsprechermembran für die Wiedergabe
von Musik und Sprache zu verwenden. Zum einen kann dadurch auch eine zeitversetzte
Wiedergabe der auf dem Pianoforteinstrument gespielten Musik erfolgen, zum anderen
der Pianist auch während seines Spiels mit einer künstlichen Begleitung versehen werden.
Während des Spielens kann alternativ eine "Stummschaltung" erfolgen, um eine beispielsweise
beim Üben unerwünschte Klang- und damit Geräuschentstehung zu verhindern. Die aufgezeichneten
Klangfolgen können später in den Resonanzboden eingeführt und dieser als Lautsprechermembran
zur Erzeugung eines relativ "originalgetreuen" Klanges verwendet werden.
[0009] Aus der US-PS
5,262,586 ist eine weitere Anwendung extern erzeugter Schwingungsenergie beschrieben, die in
den Resonanzboden akustischer Pianoforteinstrumente zugeführt wird. Als Tonquelle
für die Generierung der zu den gespielten Klangbildern hinzuzuspeisenden Schwingungsenergie
dienen hier die von dem Pianoforteinstrument selbst akustisch erzeugten Töne. Diese
werden über Klangaufnehmer am oder in der Nähe des Resonanzbodens des Instrumentes
aufgezeichnet, beispielsweise akustisch oder induktiv. Sie werden dann in den Resonanzboden
wiederum als zusätzliche Energie zurückgeführt. Es entsteht eine Art künstlicher Verstärkung
der durch die Tasten mechanisch erzeugten Töne in einem geschlossenen System. Auf
diese Weise kann eine unbefriedigende Lautstärke des Spiels beispielsweise in sehr
großen Räumen ausgeglichen werden.
[0010] Ein gewisses Problem ist der Rückkopplungseffekt, der sich bei einer zu hohen Energiezuführung
herausstellen kann, da der in zusätzliche Resonanz versetzte Resonanzboden natürlich
auch wieder auf die Klangaufnehmer wirken kann.
[0011] Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, Pianoforteinstrumente vorzuschlagen, die
noch weitere Möglichkeiten besitzen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Verfahren
zur Beeinflussung des Klanges eines Pianoforteinstrumentes mit zusätzlichen Möglichkeiten
vorzuschlagen.
[0012] Die erste Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Pianoforteinstrument
dadurch gelöst, dass ein Sensor für jede Taste vorgesehen ist, der die Betätigung
dieser Taste des Spielwerks detektiert, dass eine Einrichtung zur Klangerweiterung
vorhanden ist, der die Messwerte der Sensoren zugeführt werden, dass die Einrichtung
zur Klangerweiterung einen Speicher für Tonsamples aufweist, dass die Einrichtung
so ausgebildet ist, dass sie den Tönen, die den von den Sensoren im Spielwerk des
Instrumentes registrierten Betätigungen der Tasten entsprechen, aus dem Speicher Tonsamples
zuordnet, wobei für jeden Ton ein Teiltonspektrum vorgesehen ist, dass die Einrichtung
zur Klangerweiterung mit Einrichtungen ausgerüstet ist, die abhängig von den Messwerten
der Sensoren Daten zusammenstellen, die einem gewünschten Klangcharakteristikum entsprechen,
und dass die Einrichtung zur Klangerweiterung über die Einrichtung zur Einspeisung
zusätzliche Schwingungsenergie entsprechend den ermittelten Daten dem Resonanzboden
zuführt.
[0013] Die zweite Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch
gelöst, dass mittels der Sensoren die Betätigung der einzelnen Tasten des Spielwerks
detektiert wird, dass einer Einrichtung zur Klangerweiterung die Messwerte der Sensoren
zugeführt werden, dass aus einem Speicher Tonsamples der Einrichtung zur Klangerweitung
zugeführt werden, wobei für jeden Ton ein Teiltonspektrum vorgesehen ist, dass Einrichtungen
abhängig von den Messwerten der Sensoren und den Tonsamples aus dem Speicher Daten
zusammenstellen, die einem gewünschten Klangcharakteristikum entsprechen, und dass
die Einrichtung zur Klangerweiterung über die Einrichtung zur Einspeisung zusätzliche
Schwingungsenergie entsprechend den ermittelten Daten dem Resonanzboden zuführt.
[0014] Die erfindungsgemäße Ausstattung von Tasteninstrumenten mit akustischer Klangerzeugung,
insbesondere von Pianoforteinstrumenten, ermöglicht die Verlängerung und/oder Verstärkung
der vorhandenen Klangspektren sowohl eines jeden einzelnen Tones insgesamt als auch
die Veränderung einzelner oder einer Mehrzahl ausgewählter Teiltöne aus den Klangspektren
der einzelnen Töne und ermöglicht dadurch auch die Veränderung der Klangphasen einzelner
Töne. Dies geht jeweils einher mit einem erweiterten Resonanzverhalten der harmonisch
mitschwingenden Töne / Teiltöne anderer Tonbereiche des Instrumentes und außerdem
mit verstärkten und/oder verlängert andauernden Eigenschwingungen der schwingenden
Klangsaiten des betreffenden Tones. Dadurch werden signifikante Veränderungen der
Klangphasen einzelner Töne, einer Vielzahl oder aller Töne und damit die Verlängerung,
Verstärkung, Veränderung und/oder Erweiterung der Klangbilder und des Klangcharakters
des Instrumentes ermöglicht, und zwar sogar wahlweise bei einzelnen Tönen, komplexen
Tonsequenzen, in ausgewählten Tonlagen oder über den gesamten Tonumfang des erfindungsgemäß
ausgestatteten Instrumentes.
[0015] Die zusätzliche Schwingungsenergie wird quasi in Echtzeit ohne Verzögerung zugeführt.
[0016] Die Klangerweiterung wird bewirkt durch die zusätzliche Einspeisung von extern erzeugter
Schwingungsenergie, welche dem Resonanzboden vorzugsweise über Resonanzbodentreiber
zugeführt wird. Die zusätzliche Schwingungsenergie dient dazu, dem nach dem Stand
der Technik in dem membranartig schwingenden Resonanzboden üblichen Verzehr der von
den schwingenden Klangsaiten aufgenommenen Energie in frei bestimmbaren Umfang entgegenzuwirken.
Die zusätzliche Schwingungsenergie kumuliert also in dem membranartig schwingenden
Resonanzboden mit der von den vibrierenden Klangsaiten akustisch erzeugten Schwingungsenergie
und mischt sich im Resonanzboden zu den auf diese Weise erweiterten Klangbildern (Klangspektren)
der einzelnen Töne und in der Konsequenz zu erweiterten Klangbildern.
[0017] Anders als etwa bei der US-PS
5,262,586 wird nicht etwa der bereits erzeugte Klang am schwingenden Resonanzboden durch die
Sensoren abgegriffen, sondern die "Ursache" des Klanges, nämlich die Betätigung der
Klaviertaste, etwa durch Beobachtung der Hammerkopfeinheit und ihres Verhaltens. Damit
aber kann bereits zeitlich viel früher eingegriffen werden, nämlich bei der Klangbildungsphase,
dem Entstehen der Schwingungen des Resonanzbodens. Systembedingt werden so unerwünschte
Rückkopplungen vermieden und natürlich auch ganz andere Klangmodifikationen möglich.
Erfindungsgemäß kann quasi in "Echtzeit" gearbeitet werden.
[0018] Die vorliegende Erfindung entnimmt die Informationen oder Dateneingänge nicht von
sekundären Quellen. Natürlich ging der Fachmann bisher davon aus, dass eine schwingende
Saite, ein schwingender Resonanzboden etc. genau der Klang ist, den er bei einer Trennung
und anschließenden Verwendung der Informationen wiedergegeben haben möchte. Der Fachmann
will genau den Originalklang der schwingenden Saite reproduzieren. Aus seiner Sicht
war die schwingende Saite bisher die primäre Quelle. Dies scheint zunächst logisch
und folgerichtig. Erst die Erfindung in der vorliegenden Anmeldung erkennt, dass dies
falsch ist und verwendet die wahrhaft primäre Quelle der Informationen: Die Tastenbewegung.
[0019] Es wird nicht der eigentliche interessierende Klang, sondern die Grundlage, also
der Ursprung des Klanges verwendet, nämlich durch Sensoren, die die Geschwindigkeit
oder Stellung der Tasten abgreifen und die Information über diese Sensoren wird anschließend
weiterverarbeitet. Dies führt zu einer völlig anders gelagerten grundsätzlichen Weiterbehandlung
der "Ursachen" der Musik und auch für das Verhalten der gesamten Anlage. So können
eben nicht nur Klänge reproduziert oder vielleicht durch einfache Verstärkung in größerer
Lautstärke wiedergegeben werden, sondern der Wunsch und Wille des Pianisten bei der
Betätigung seiner Tasten kann völlig anders und eben wie vom Pianisten gewünscht verwendet
werden, um einen Musikklang zu erzeugen, der gemäß einer Anlage der US-PS
5,262,586 überhaupt nicht möglich wäre. Mit den erfindungsgemäßen und in der Anmeldung beschriebenen
Maßnahmen können zum Beispiel Informationen über den Aufstellungsort und den Hall
eines Auditoriums bei der Wiedergabe des Klanges oder auch der Benutzung der Daten
berücksichtigt werden, die bei der ursprünglichen Aufzeichnung noch gar nicht vorhanden
waren.
[0020] Anders als beim Stand der Technik wird auch der einzige Ton beziehungsweise die einzelne
Taste berücksichtigt, wobei jede einzelne differenziert behandelt werden kann. In
der US-PS
5,262,586 wird ja der gesamte entstandene Klangeindruck insgesamt undifferenziert nach der
Entstehung als Grundlage für dann erst folgende Modifikationen genommen.
[0021] Die Intensität des Aufpralls der Hammerköpfe auf die Klangsaiten bestimmt das Maß
der Energieübertragung auf die Klangsaiten und ist somit bestimmend für das Schwingungsverhalten
der Klangsaiten.
[0022] Das Maß der Energieübertragung ist in weiten Grenzen beeinflussbar durch die Art
des Anschlages der Tasten, die Abstimmung der Hebelsysteme aufeinander (Regulierung)
und die Charakteristika der Hammerköpfe (Gewicht, Größe, Form, Material und Intonation).
Das bedeutet:
Extremes Pianissimo (ppp) ist eine Folge der minimal möglichen Beschleunigung der
Hammerköpfe auf ihrem Weg zu den Klangsaiten, so dass die Hammerköpfe bei ihrem Aufprall
auf die Klangsaiten nur eine minimales Maß an Energie auf die Klangsaiten übertragen.
Diese minimal mögliche Energieübertragung führt dazu, dass die Klangsaiten zu minimalen
Schwingungen angeregt werden und somit ein Minimum an Schwingungsenergie über die
Klangstege in den Resonanzboden gelangt, so dass dieser nur in minimaler Weise schwingt
und somit extrem leise Töne, Tonfolgen bzw. Klangbilder hörbar werden.
[0023] Extremes Fortissimo (fff) ist eine Folge der maximal möglichen Beschleunigung der
Hammerköpfe auf ihrem Weg zu den Klangsaiten, sodass die Hammerköpfe bei ihrem Aufprall
auf die Klangsaiten ein maximales Maß an Energie auf die Klangsaiten übertragen. Diese
maximal mögliche Energieübertragung führt dazu, dass die Klangsaiten zu ihren maximal
möglichen Schwingungen angeregt werden und somit ein Maximum an Schwingungsenergie
über die Klangstege in den Resonanzboden gelangt, so dass dieser in seiner maximal
möglichen Weise schwingt und somit extrem laute Töne, Tonfolgen bzw. Klangbilder hörbar
werden.
[0024] In allen Lautstärkepegeln sind die Form und das Gewicht der Hammerköpfe, die Qualität
der Hammerkopffilze, die Spannung innerhalb der Filzschichten und die Art der Intonation
von Bedeutung hinsichtlich des Teiltonaufbaus einzelner Töne, wobei sich dieser Teiltonaufbau
in den ersten Millisekunden unmittelbar nach Aufprall des Hammerkopfes auf die Klangsaiten
bildet und somit für die Klangbildungsphase von entscheidender Bedeutung ist.
[0025] Also ist eine Beobachtung der Bewegung der Hammerkopfeinheit durch die Sensoren von
erheblichem Vorteil.
[0026] Als Quelle der zusätzlich zugeführte Energie dienen bevorzugt extern gespeicherte
vorzugsweise digitale Tonsamples, welche in beliebiger Mischung und in beliebiger
Energie dem Resonanzboden zugeführt werden können, so dass jeder einzelne Ton in seinem
Teiltonspektrum und in seinen einzelnen Klangphasen gestaltbar ist. Gleichzeitig wird
durch den Einsatz der Tonsamples als externe Energiequelle jeglicher Rückkopplungseffekt
vermieden, so dass das Maß an in den Resonanzboden zuführbarer zusätzlicher Schwingungsenergie
nicht an die Grenzen eines Rückkopplungseffektes gebunden ist, sondern seine Grenzen
ausschließlich in der mechanischen Belastbarkeit der vibrierenden Komponenten des
Klangkörpers, insbesondere des Resonanzbodens findet. Das Wort "Energiequelle" ist
hier im übertragenen, nicht im physikalischen Sinn zu verstehen: Der Speicher mit
den Tonsamples enthält die Daten für die Schwingungsenergie, nicht die Energie selbst,
die beispielsweise über einen Verstärker eingekoppelt wird.
[0027] Für den Musiker, speziell den Pianisten, wird es durch die Erfindung möglich, seine
Einflussnahme auf die von ihm gespielte Musik noch weiter zu erstrecken: Neben dem
Musikstück und seiner Interpretation desselben kann er praktisch beliebig klanglich
"festlegen", ob er in einem großen oder kleinen Raum spielt, welchen Klaviertyp er
benutzt, nach welcher Fasson dieser gestimmt ist und welche besonderen Akzente er
setzen möchte, und dass auch noch von Musikstück zu Musikstück unterschiedlich. Auch
Lautstärke und Geschwindigkeit werden nicht mehr vom Instrument unnötig begrenzt.
[0028] Anders als bei dem etwa aus der
WO 90/03025 A bekannten stummschaltbaren Pianos mit späterer relativ originalgetreuer Wiedergabe
ist eine gezielte und insbesondere fast nicht zeitverzögerte Klangoptimierung und
Anpassung an bestimmte Randbedingungen möglich, beispielsweise ein Ausgleichen von
ungünstigen Raum- und Hallverhältnissen, ein Simulieren eines anderen Klaviermodells
oder eine sehr konkret gewünschte Verstärkung oder Abschwächung etwa nur der 500 Hz-Schwingung
eines ganz bestimmten Tones -ohne dass die 500 Hz-Schwingungen anderer Töne mit beeinflusst
werden.
[0029] Die erfindungsgemäße Konzeption lässt sich darüber hinaus auch bei existierenden
Pianoforteinstrumenten nachrüsten - ein wesentlicher Vorteil gerade bei wertvollen
Exemplaren.
[0030] Im Folgenden werden anhand der Zeichnung die Grundlagen der Erfindung sowie einige
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- ein typisches Schwingungsbild eines auf akustischem Weg erzeugten Grundtones eines
Musikinstrumentes;
- Figur 2
- ein Schwingungsbild mit Details der Klangbildungsphase und der Abklingphase eines
Tones;
- Figur 3
- die Phasen aus Figur 2 in schematischer Darstellung mit vier der hörbaren Teiltöne;
- Figur 4
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer Verstärkung der Klangbildungsphase;
- Figur 5
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer Verstärkung und Verlängerung der
Klangbildungsphase;
- Figur 6
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer Verlängerung und Verstärkung der
Abklingphase;
- Figur 7
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer Verlängerung und Verstärkung sowohl
der Klangbildungs- als auch der Abklingphase;
- Figur 8
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer gezielten Verstärkung der Klangbildungsphase
nur bei ausgewählten Teiltönen;
- Figur 9
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer gezielten Verlängerung und Verstärkung
der Abklingphase nur bei ausgewählten Teiltönen;
- Figur 10
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer Verlängerung und Verstärkung der
Klangbildungs- und Abklingphasen bei nur ausgewählten Teiltönen;
- Figur 11
- die schematische Darstellung aus Figur 3 mit einer unterschiedlichen Verlängerung
und Verstärkung der Klangbildungs- und Abklingphasen unterschiedlicher Teiltöne; und
- Figur 12
- eine schematische Darstellung des technischen Aufbaues einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung.
[0031] Figur 1 zeigt das typische Schwingungsbild eines auf akustischem Weg erzeugten Grundtones
H eines Flügels (oben) oder eines Pianos (unten). Der Grundton H besitzt eine Vielzahl
von sogenannten harmonischen oder Teiltönen. Diese harmonischen beziehungsweise Teiltöne
eines jeden Grundtones bilden das jeweilige Klangspektrum beziehungsweise Teiltonspektrum
des entsprechenden Tones.
[0032] Dabei können die Töne von guten akustischen Pianoforteinstrumenten eine Vielzahl
von Teiltönen aufweisen. Man geht davon aus, dass für das menschliche Ohr bei guten
akustischen Pianoforteinstrumenten bis zu etwa 13 hörbare Teiltöne aufgebaut werden.
[0033] In Figur 1 sind hiervon nun 8 Teiltöne mit ihrem Schwingungsbild dargestellt, und
zwar in angedeuteter dreidimensionaler Form in ihrem zeitlichen Verlauf.
[0034] Das Spektrogramm zeigt von links nach rechts die für diese Darstellung gewählte Anzahl
der Teiltöne mit ihrer Frequenz f in Hertz und von oben nach unten den Verlauf der
Abklingphasen der dargestellten Teiltöne, also die Zeitachse t in Sekunden. Nach oben
von der Zeitachse aufragend ist der relative Schalldruckpegel in dB aufgetragen. Die
Klangbildungsphase ist hier zur Übersichtlichkeit weggelassen. Der Schwingungsverlauf
der einzelnen Teiltöne ist dabei ständigen Variationen unterworfen. Er ändert sich
fortlaufend in seiner Zusammensetzung und Intensität der einzelnen Teiltöne zueinander,
so dass daraus der typische Klavierklang entsteht. Bei anderen Musikinstrumenten hört
sich der gleiche Grundton H aus diesem Grund für das menschliche Ohr anders an, so
dass der Hörer problemlos einen Grundton H von einem Klavier von einem Grundton H
einer Gitarre unterscheiden kann. Das geschulte Ohr eines Musikers, Musikliebhabers
und Fachmanns kann auch den typischen Klang ein und desselben Grundtones gespielt
auf verschiedenen Klaviermodellen unterscheiden, da auch von Klavier zu Klavier der
typische zeitliche Ablauf der einzelnen Teiltöne voneinander mehr oder weniger abweicht.
[0035] Der Teiltonaufbau mit seinen Schwingungsbildern verändert sich fortlaufend in variierenden
Formen während der Klangbildungsphase und der Abklingphase. Er ist auch abhängig von
der Spielweise des Pianisten (laut, leise, Staccato, Legato, mit/ohne Dämpferpedal,
mit/ohne Tonhaltung, etc.).
[0036] Die erwähnten Veränderungen im zeitlichen Verlauf der einzelnen Teiltöne und der
dadurch entstehende unterschiedliche Klang der Zusammensetzung erstrecken sich über
die gesamte Zeitperiode vom Moment des Aufpralls eines Hammerkopfes auf die Klangsaiten
während der in dem Spektrogramm nicht dargestellten Klarigbildungsphase und während
der im Spektrogramm gezeigten Dauer der gesamten Abklingphase bis zum endgültigen
Ausschwingen der Klangseiten. Die Veränderungen stehen außerdem in sich ständig verändernder
Interaktion mit den anderen Teiltönen des gleichen Grundtones und auch in Interaktion
mit den Grund- und Teiltönen anderer Töne innerhalb des gesamten Tonumfanges des Instrumentes,
welche in harmonischer Verwandtschaft mit dem angeschlagenen Ton und dessen Teiltönen
stehen.
[0037] In
Figur 2 ist der hörbare Klangverlauf eines ausgewählten Tones ohne die Einspeisung zusätzlicher
Schwingungsenergie dargestellt, also der Verlauf ohne Anwendung der Erfindung. Wiedergegeben
ist der Ton insgesamt ohne eine Darstellung des darin enthaltenen Teiltonspektrums.
Nach rechts ist die Zeit aufgetragen, nach oben wiederum die Intensität beziehungsweise
der Schalldruckpegel.
[0038] Wie in Figur 2 gut zu erkennen ist, beginnt die Klangbildungsphase B mit dem Moment
A des Aufpralls eines Hammerkopfes auf die Klangsaiten und den damit einsetzenden
Schwingungen der Klangsaiten und endet zu dem Zeitpunkt C, an dem die Klangsaiten
die Aufprallenergie in das Maximum der Schwingungsenergie umgewandelt haben und die
Abklingphase D beginnt.
[0039] Während der Klangbildungsphase - auch Einschwingperiode genannt - beginnt jede einzelne
Klangsaite in ihrem Grundton und den dazugehörigen Teiltönen zu schwingen. Die Abklingphase
schließt sich fließend an das Ende der Klangbildungsphase an und endet mit dem Moment
E, da die Schwingungsenergie in den Klangsaiten aufgezehrt ist.
[0040] Die Darstellung zeigt unter anderem auch, dass auch die Abklingphase keineswegs nur
einen rein abfallenden Verlauf nimmt, sondern dass der hörbare Klangverlauf durchaus
Wendepunkte und Maxima aufweist. Gerade diese Effekte beeinflussen ja auch den Klangeindruck,
den ein bestimmter Ton bei einem bestimmten Musikinstrument hervorruft. Die dargestellten
Verläufe sind hier rein beispielhaft gewählt, also bei verschiedenen Tönen durchaus
unterschiedlich.
[0041] In der
Figur 3 sind nun die Klangbildungsphasen und Abklingphasen in schematischer Darstellung wesentlich
vereinfacht am Beispiel von nur vier gezeigten der oben erwähnten bis zu 13 hörbaren
Teiltöne dargestellt. Figur 3 gilt im Folgenden als Referenzabbildung für die Veränderungen,
die sich bei entsprechender Einflussnahme darstellen.
[0042] Die folgenden Figuren zeigen nun, dass verschiedene Formen der Veränderung und Beeinflussung
des Klanges durch die erfinderische Konzeption möglich werden. Die Darstellungen sind
in einer quasi dreidimensionalen Form erfolgt. Von links nach rechts ist aber jeweils
die Zeit aufgetragen, von unten nach oben die Intensität eines bestimmten Teiltones
und von vorne nach hinten sind nacheinander vier ausgewählte Teiltöne aufgetragen.
Es entsteht also eine vereinfachte Darstellung des Teiltonspektrums eines Tones. Abgebildet
ist jeweils der hörbare Klangverlauf der Vierteiltöne. Mit der durchgezogenen Linie
L wird der von den schwingenden Klangsaiten eines Pianoforteinstrumentes ohne Einspeisung
zusätzlicher Schwingungsenergie erzeugte Klang dargestellt. Mit der stark gepunkteten
Linie M ergibt sich der Klangverlauf der gleichen Teiltöne, wenn zusätzlich zu dem
von den schwingenden Klangsaiten generierten Klangverlauf noch eine Einspeisung zusätzlicher
Schwingungsenergie erfolgt, wobei die Art und Form dieser Einspeisung in den folgenden
Beschreibungen noch näher erläutert wird.
[0043] Die dünn gepunktete Linie N berücksichtigt, dass nun auch ein verstärktes Mitschwingen
der Klangsaiten selbst erfolgt.
[0044] Figur 4 zeigt, wie in der Klangbildungsphase Schwingungsenergie zusätzlich eingespeist wird
und so eine Verstärkung des gesamten Tones über sämtliche Teiltöne hinweg eintritt.
Wenn diese Veränderung vorgenommen wird, ändert sich in erster Linie für den Hörer
der Eindruck hinsichtlich Härte und Lautstärke des Anschlages.
[0045] Figur 5 zeigt in ähnlicher Form, dass die Klangbildungsphase sowohl verstärkt als auch verlängert
wird, in dem hier Schwingungsenergie eingespeist wird.
[0046] Figur 6 zeigt eine unveränderte Klangbildungsphase, dafür wird die Abklingphase verlängert
und verstärkt, und zwar wiederum für den gesamten Ton. Die Tondauer wird erhöht.
[0047] Figur 7 zeigt eine Verlängerung und Verstärkung sowohl von Klangbildungs- und Abklingphasen,
wodurch sich nun die beiden Effekte ergänzen.
[0048] Figur 8 und die daran anschließenden Darstellungen zeigen nun, dass der Klangcharakter einzelner
Töne oder ganzer Tonlagen gezielt verändert und bereichert wird. Dies geschieht durch
eine gezielte Zuführung von Schwingungsenergie bezogen auf einzelne oder auch eine
Mehrzahl von ausgewählten Teiltönen des klingenden Tones.
[0049] Bei Figur 8 geschieht dies durch eine gezielte Verstärkung von zwei Teiltönen in
der Klangbildungsphase.
[0050] In
Figur 9 erfolgt dies durch eine gezielte Verlängerung und Verstärkung einzelner Teiltöne
in der Abklingphase.
[0051] In
Figur 10 erfolgt dies durch eine Verlängerung und Verstärkung einzelner Teiltöne sowohl in
den Klangbildungs- und Abklingphasen.
[0052] Figur 11 schließlich zeigt eine Verlängerung und Verstärkung unterschiedlicher Teiltöne in
unterschiedlicher Form sowohl in den Klangbildungs- als auch in den Abklingphasen.
[0053] Das Ergebnis der in den Figuren 4 bis 11 dargestellten und entsprechend beschriebenen
Möglichkeiten zur Beeinflussung der hörbaren Klangphasen können somit wahlweise die
Klangbilder einzelner Töne oder auch wahlweise ausgewählte Teiltöne einzelner Töne
in jeweils variablen Formen verlängert und/oder verstärkt und insgesamt verändert
werden.
[0054] Dadurch wird es möglich, den gesamten Klang des Instrumentes oder aber auch nur die
Klangbilder und die Klangcharakteristiker einzelner Töne, von Tonfolgen oder ausgewählten
Tonlagen wahlweise gezielt zu verändern und zu beeinflussen. Es ergeben sich daraus
bisher nicht gekannte Möglichkeiten zum Klangdesign. Die folgenden Beispiele der klangbildenden
Wirkungsweise der Instrumente sind keineswegs abschließend, es gibt auch noch weitere
Anpassungsmöglichkeiten:
- a) es ist eine Anpassung an verschiedene Formen der musikalischen Ausdrucksweise möglich,
die beispielsweise aus unterschiedlichen musikalischen Perioden stammen.
- b) es ist eine Anpassung an unterschiedliche akustische Raumverhältnisse möglich,
in denen das Pianoforteinstrument steht. So können nach Wahl und Wunsch des Pianisten
kleine und große, leere und volle Hallen berücksichtigt und die dadurch entstehenden
Klangdefizite oder Klangveränderungen kompensiert werden. Auch Nachhallzeiten oder
akustische Eigenschaften bestimmter Räume können ausgeglichen oder aber wunschgemäß
auch andernorts simuliert werden.
- c) die besonderen Erwartungen und Ansprüche von Pianisten und Klavierspielen an das
Klangverhalten des Instrumentes oder dessen Klangwirkung im Raum können individuell
eingestellt werden.
- d) musikalisch differenzierte Ansprüche und auch Anforderungen an das Instrument können
wesentlich besser berücksichtigt werden als bisher. So können Pianoforteinstrumente
ja zu ganz unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden, etwa zur Liedbegleitung, zur
Kammermusik oder auch als Soloinstrument, während andererseits eine Heraushebung oder
vielleicht auch Reduzierung des Pianoforteinstrumentes bei bestimmten Orchestersituationen
sehr gewünscht ist und dies bei bestimmten Tönen auch sehr unterschiedlich sein kann.
[0055] In
Figur 12 sind die Komponenten dargestellt, die in einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung für ein Pianoforteinstrument enthalten sind.
[0056] Ein Pianoforteinstrument 10 besitzt dabei ein Spielwerk 11 mit einer Reihe von Tasten
(in Figur 12 nicht im Einzelnen dargestellt). Die Tasten des Spielwerkes 11 wirken
auf Saiten mittels einer Hebelkonstruktion und einer Hammerkopfeinheit ein und die
Saiten bringen wiederum einen Resonanzboden 20 zum Schwingen. Der Resonanzboden 20
ist eine membranartig gespannte Fläche, welche ringsum stabil am oder im Pianoforteinstrument
10 gelagert ist.
[0057] Erfindungsgemäß sind nun die Tasten des Spielwerkes 11 mit Sensoren 15 ausgerüstet.
Diese Sensoren müssen nicht notwendig an der Taste selbst angeordnet sein. Es können
auch die Bewegungen einzelner Hebelelemente in dem Spielwerk 11 des Pianoforteinstrumentes
aufgezeichnet werden. Die Sensoren 15 können unter, über oder hinter den Tasten, innerhalb,
vor oder hinter dem Hebelsystem des Spielwerkes 11, über, unter oder hinter der Hammerkopfeinheit
oder an anderen Stellen angeordnet sein. Als Sensoren 15 kommen mechanische, optische,
induktive, magnetisch oder in anderer Form wirkende Sensorsysteme zur Aufzeichnung
der entsprechenden Bewegungen innerhalb des Spielwerkes 11 in Betracht.
[0058] Die Sensoren 15 zeichnen beispielsweise die Beschleunigung der zur Messung ausgewählten
Hebelelemente des Spielwerkes 11 auf. Aus den gemessenen Beschleunigungen kann dann
in noch im Folgenden erörterten weiteren Einrichtungen die Anschlagsintensität beziehungsweise
der Impuls der Hammerköpfe auf die Klangsaiten und somit die Klangstärke ermittelt
werden, also, ob der Spieler derzeit Pianissimo oder Fortissimo beziehungsweise welche
Klangstärke dazwischen spielt. In anderen Ausführungsformen können auch Sensoren 15
für die Position, die Geschwindigkeit oder andere Daten eingesetzt werden.
[0059] Die Sensoren 15 können individuell einzeln für jeden einzelnen Ton die mechanischen
Bewegungen eines oder mehrerer ausgewählter Teile innerhalb des Spielwerkes 11 registrieren.
Sie liefern dann Informationen, die bevorzugt im MIDI-Format (musical instrument digital
interface) vorliegen. Diese Informationen enthalten Angaben beispielsweise über den
Beginn der Abwärtsbewegung einer Taste und über das Ende der Abwärtsbewegung einer
Taste. Auch die Tonhaltedauer kann als Information weiter gegeben werden, also der
Zeitraum, über den die Taste vom Pianisten unten gehalten wird und/oder über die das
Dämpfungspedal getreten oder das Tonhaltepedal getreten wird. Auch Informationen über
die Aufwärtsbewegung der Taste beziehungsweise eine wieder in Ruheposition befindliche
Taste können übermittelt werden.
[0060] Diese von den Sensoren 15 ermittelten und in einem entsprechenden Format generierten
MIDI-Daten werden nun weiter übermittelt zu einer Einrichtung 30. In dieser Einrichtung
30 befindet sich unter anderem eine Einrichtung 33 zur Tonsteuerung. Diese Einrichtung
kann außerdem aus einem Speicher für Tonsamples Daten abgreifen. Abhängig von den
übermittelten Daten der Sensoren 15 werden aus einem Speicher 31 jeweils jene Töne
beziehungsweise Teiltöne eines Tones entnommen, welche in ihrer Tonlage dem jeweils
gespielten Ton entsprechen. Dieser Speicher 31 dient mithin als externe Quelle für
Daten, die Grundlage für die Zuführung zusätzlicher Schwingungsenergie in den Resonanzboden
20 werden wird.
[0061] Diese Daten können individuell für jeden Ton gespeicherte Frequenzen, Teiltoncharakteristiker
sowie Parameter der Klangbildungs- und Abklingphasen enthalten.
[0062] Die Einrichtung 33 zur Tonsteuerung stellt nun aus den Daten der Sensoren 15 und
diesen zugehörig aus dem Speicher 31 entnommenen Daten zur Lautstärke und zur Tonlänge
des jeweils gespielten Tones Ausgangswerte an eine weitere Einrichtung 34 zur Tonmodifizierung
zur Verfügung.
[0063] Diese Einrichtung 34 zur Tonmodifizierung kann nun wahlweise die Struktur, den Aufbau,
die Zusammensetzung des Teiltonspektrums jeden einzelnen Tones gezielt verstärken,
erhöhen oder verlängern. Dazu werden die von der Einrichtung 33 zur Tonsteuerung übernommenen
Daten entsprechend verlängert, ergänzt, verstärkt und sonst verändert. Dadurch kann
Ton für Ton entsprechend den Figuren 4 bis 11 und den zugehörigen Beschreibungen individuell
gestaltet, erweitert und geformt werden.
[0064] Die entsprechend selektiv ausgewählten-Tonergänzungsparameter lassen also für jeden
einzelnen Ton jeweils hinsichtlich seines gesamten Teiltonspektrums oder daraus ausgewählter
Teiltöne in beliebiger Zusammensetzung während der Klangbildungsphase, während der
Abklingphase und/oder während beider Phasen durch Hinzufügen, Verstärken und Verlängern
wesentliche Beeinflussungen und Bereicherungen der im Resonanzboden 20 stattfindenden
Klangbildung zu.
[0065] Zusätzlich ist in der dargestellten Ausführungsform ein Steuermodul 35 vorgesehen.
Dieses Steuermodul 35 kann Vorgabeschaltungen, Presets, Regler und/oder bildschirmgesteuerte
Software aufweisen, die während des Spielens von dem Pianisten oder auch weiteren
an der Darbietung beteiligten Personen bedient oder beeinflusst werden können. Es
ist also möglich, während einer Musikdarbietung beispielsweise ein bestimmtes Stück
in einer Weise zu beeinflussen, ein später folgendes jedoch ganz anders. Dadurch kann
völlig unterschiedlichen Charakteristika der einzelnen Musikstücke Rechnung getragen
werden. So können beispielsweise Kompositionen aus dem Barock in einer völlig anderen
Teiltonkomposition dargeboten werden, also mit einem ganz anderen Klangbild, als beispielsweise
Stücke, die mit anderen Klangvorstellungen im 20. Jahrhundert komponiert wurden.
[0066] Sofern gewünscht, können auch während des einzelnen Musikstückes Änderungen vorgenommen
werden, um beispielsweise verschiedene Passagen eines Musikstückes anders zu beeinflussen.
So kann beispielsweise für bestimmte Momente innerhalb eines Musikstückes der Eindruck
erzeugt werden, die Vorführung fände in einer Kathedrale statt, in dem beispielsweise
entsprechende Nachhalleffekte durch Teiltonverlängerungen künstlich hervorgerufen
werden, während dieses für den Rest des Musikstückes nicht geschieht.
[0067] Eine Verstärkereinheit 36 verstärkt dann die von der Einrichtung 34 zur Tonmodifizierung
und dem Steuermodul 35 übernommenen Signale. Der Umfang der Verstärkung der Signale
kann auch über das Steuermodul 35 wahlweise über Vorgabeschaltungen, Presets, Regler
und/oder bildschirmorientierte Steuersoftware bestimmt werden.
[0068] Die Verstärkereinheit 36 stellt letztlich die erforderliche Energie zur Verfügung,
damit die modifizierten Daten aus den vorhergehenden Einrichtungen auch energetisch
wirksam in den Resonanzboden 20 eingespeist werden können.
[0069] Diese Einspeisung der zusätzlichen Schwingungsenergie in den Resonanzboden 20 erfolgt
über elektromagnetisch wirkende Treibersysteme 25, 26. In Abhängigkeit von der Größe
der Musikinstrumente und dem Volumen an zusätzlich einzuspeisender Energie werden
wahlweise eines oder mehrere soleher Treibersysteme 25, 26 an einem Musikinstrument
beziehungsweise an seinem Resonanzboden 20 installiert.
[0070] Die Treibersysteme 25, 26 weisen am Resonanzboden 20 befestigte Spulen auf, ferner
in drei Dimensionen frei im Raum justierbare spezielle Magnetsysteme sowie Treibermagneten.
Von Vorteil ist es, wenn die Treibersysteme 25, 26 Spulen mit einem minimalen Gewicht
aufweisen, bei gleichzeitig möglichst hohem Wirkungsgrad in den klavierspezifischen
Frequenzbereichen. Die zum Antrieb der Spulen verwendeten justierbaren Magnetsysteme
sollten qualitativ hochwertig sein und die Treibermagneten eine möglichst schwere
Montagebasis zur Minimierung von Energieverlusten aufweisen.
[0071] Zusammengefasst zeichnen die Sensoren 15 die Bewegungen der Tasten oder der Hammerköpfe
oder anderer beweglicher Teile in dem Spielwerk 11 des Pianoforteinstrumentes 10 auf.
Daraus werden Mididaten generiert. Diese dienen dazu, die in dem Speicher 31 für die
Tonsamples aufgezeichneten dazugehörigen Tonsamples abzurufen, mit deren Hilfe dann
ausgewählte zusätzliche Klangenergie in den Resonanzboden 20 eingespeist wird. Diese
zusätzliche Klangenergie ergänzt die jeweils durch die schwingenden Klangseiten in
den Resonanzboden 20 eingetragene Schwingungsenergie und erweitert sie im Detail.
Bezugszeichenliste
[0072]
- 10
- Pianoforteinstrument
- 11
- Spielwerk
- 15
- Sensor
- 20
- Resonanzboden
- 25
- Resonanzbodentreibersystem
- 26
- Resonanzbodentreibersystem
- 30
- Einrichtung zur Klangerweiterung
- 31
- Speicher für Ton Samples
- 33
- Einrichtung zur Tonsteuerung
- 34
- Einrichtung zur Tonmodifizierung
- 35
- Steuermodul
- 36
- Verstärkereinheit
- f
- Frequenz in Hertz (Hz)
- t
- Zeit in Sekunden (s)
- rS
- relativer Schalldruckpegel in Dezibel (dB)
- A
- Aufprallmoment des Hammerkopfes
- B
- Klangbildungsphase
- C
- Ende der Klangbildungsphase
- D
- Abklingphase
- E
- Ende der Abklingphase
- L
- durchgezogene Linie
- M
- stark gepunktete Linie
- N
- dünn gepunktete Linie
1. Pianoforteinstrument,
mit einem Spielwerk (11) mit Tasten,
mit Saiten, die über einen Mechanismus bei einer Betätigung der Tasten angeschlagen
und in Schwingung versetzt werden,
mit einem Resonanzboden (20), auf den die Schwingungen der Saiten übertragen werden,
mit Sensoren (15) und
mit einer Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung zusätzlicher Schwingungsenergie in
den Resonanzboden (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Sensor (15) für jede Taste vorgesehen ist, der die Betätigung dieser Taste des
Spielwerks (11) detektiert,
dass eine Einrichtung (30) zur Klangerweiterung vorhanden ist, der die Messwerte der Sensoren
(15) zugeführt werden,
dass die Einrichtung (30) zur Klangerweiterung einen Speicher (31) für Tonsamples aufweist,
dass die Einrichtung (30) so ausgebildet ist, dass sie den Tönen, die den von den Sensoren
(15) im Spielwerk (11) des Instrumentes (10) registrierten Betätigungen der Tasten
entsprechen, aus dem Speicher (31) Tonsamples zuordnet, wobei für jeden Ton ein Teiltonspektrum
vorgesehen ist,
dass die Einrichtung (30) zur Klangerweiterung mit Einrichtungen (31, 33, 34, 35) ausgerüstet
ist, die abhängig von den Messwerten der Sensoren (15) Daten zusammenstellen, die
einem gewünschten Klangcharakteristikum entsprechen, und
dass die Einrichtung (30) zur Klangerweiterung über die Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung
zusätzliche Schwingungsenergie entsprechend den ermittelten Daten dem Resonanzboden
(20) zuführt.
2. Pianoforteinstrument nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die von der Einrichtung (30) zur Klangerweiterung extern erzeugte Schwingungsenergie
über die Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung in den Resonanzboden (20) in Echtzeit
zusätzlich zu der auf mechanischem Weg von den schwingenden Klangsaiten in den Resonanzboden
(20) gelangenden Schwingungsenergie eingespeist wird.
3. Pianoforteinstrument nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung (30) zur Klangerweiterung eine Einrichtung (34) zur Tonmodifizierung
aufweist, und
dass die Einrichtung (34) zur Tonmodifizierung die von den Sensoren (15) und aus dem Speicher
(31) stammenden Daten der Töne modifiziert.
4. Pianoforteinstrument nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Speicher (31) für Tonsamples als externe Datenquelle für die Zufuhr von Kombinationen
von Teiltönen eines jeden einzelnen Tones zur Weiterverarbeitung aufgebaut ist, und
dass die Weiterverarbeitung mittels der Einrichtung (34) zur Tonmodifizierung erfolgt,
und
dass die modifizierten Töne über die Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung zusätzlicher
Schwingungsenergie dem Resonanzboden (20) zugeführt wird.
5. Pianoforteinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Steuermodul (35) vorgesehen ist, dass beispielsweise über Presets, Regler und/oder
bildschirmgesteuerte Software die Einrichtung (34) zur Tonmodifizierung dergestalt
steuert, dass dadurch individuelles Klangdesign durch die wahlweise Beeinflussung
der Töne möglich wird.
6. Pianoforteinstrument nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Verstärkermodul (36) vorgesehen ist, dass die von der dem Steuermodul (35) übernommenen
Signale verstärkt.
7. Pianoforteinstrument nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die von dem Verstärkermodul (36) abgehenden Signale der Einrichtung (25 26) zur Einspeisung
von Schwingungsenergie zugeführt werden, dort in mechanische Schwingungen umgesetzt
und in den Resonanzboden (20) eingeleitet werden.
8. Pianoforteinstrument nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung von Schwingungsenergie ein oder mehrere
Treibersysteme aufweist.
9. Pianoforteinstrument nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Treibersystem (25, 26) einen Ringmagneten aufweist, in dessen Kern eine Spule
angeordnet ist, welcher am Resonanzboden (20) ortsfest montiert ist und den Resonanzboden
(20) antreibt.
10. Pianoforteinstrument nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Treibermagnet mit speziellen Justiervorrichtungen in allen 3 Dimensionen justierbar
ist und so auf die Position des am Resonanzboden (20) befestigten Spulenkörpers exakt
ausgerichtet werden kann.
11. Pianoforteinstrument nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der justierbare Treibermagnet in einem schweren Grundkörper gelagert ist, welcher
seinerseits an einem Rastenkörper des PianoforteInstrumentes befestigt ist.
12. Verfahren zur Beeinflussung des Klanges eines Pianoforteinstrumentes,
mit einem Spielwerk (11) mit Tasten,
mit Saiten, die über einen Mechanismus bei einer Betätigung der Tasten angeschlagen
und in Schwingung versetzt werden,
mit einem Resonanzboden (20), auf den die Schwingungen der Saiten übertragen werden,
mit Sensoren (15), und
mit einer Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung zusätzlicher Schwingungsenergie in
den Resonanzboden (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels der Sensoren (15) die Betätigung der einzelnen Tasten des Spielwerks (11)
detektiert wird,
dass einer Einrichtung (30) zur Klangerweiterung die Messwerte der Sensoren (15) zugeführt
werden,
dass aus einem Speicher (31) Tonsamples der Einrichtung (30) zur Klangerweitung zugeführt
werden, wobei für jeden Ton ein Teiltonspektrum vorgesehen ist,
dass Einrichtungen (31, 33, 34, 35) abhängig von den Messwerten der Sensoren (15) und
den Tonsamples aus dem Speicher (31) Daten zusammenstellen, die einem gewünschten
Klangcharakteristikum entsprechen, und
dass die Einrichtung (30) zur Klangerweiterung über die Einrichtung (25, 26) zur Einspeisung
zusätzliche Schwingungsenergie entsprechend den ermittelten Daten dem Resonanzboden
(20) zuführt.
1. Pianoforte instrument
comprising an action (11) with keys,
comprising strings which are struck via a mechanism when the keys are actuated and
are made to vibrate,
comprising a sound board (20), to which the vibrations of the strings are transmitted,
comprising sensors (15) and
comprising a device (25, 26) for delivering additional vibration energy into the sound
board (20),
characterised in that a sensor (15) is provided for each key, the sensor detecting the actuation of this
key of the action (11),
in that there is provided a sound-augmenting device (30), to which the measured values of
the sensors (15) are supplied,
in that the sound-augmenting device (30) comprises a tone sample memory (31), in that the device (30) is configured so that it associates with the tones, which correspond
with the actuations of the keys registered by the sensors (15) in the action (11)
of the instrument (10), tone samples from the memory (31), a partial tone spectrum
being provided for each tone,
in that the sound-augmenting device (30) is equipped with units (31, 33, 34, 35) which compile
data corresponding to a desired sound characteristic in dependence on the measured
values of the sensors (15), and
in *that the sound-augmenting device (30) supplies the sound board (20) with additional vibration
energy, corresponding to the data obtained, via the delivering device (25, 26).
2. Pianoforte instrument according to claim 1,
characterised in that the vibration energy that is generated externally by the sound-augmenting device
(30) is delivered in real time into the sound board (20) via the delivering device
(25, 26), in addition to the vibration energy entering the sound board (20) mechanically
from the vibrating acoustic strings.
3. Pianoforte instrument according to claim 1 or 2,
characterised in that the sound-augmenting device (30) comprises a tone modification device (34) and
in that the tone modification device (34) modifies the tone data originating from the sensors
(15) and from the memory (31).
4. Pianoforte instrument according to claim 3,
characterised in that the tone sample memory (31) is configured as an external data source for the supply
of combinations of partial tones of each individual tone for further processing, and
in that the further processing is performed by means of the tone modification device (34),
and
in that the modified tones are supplied by the device (25, 26) for delivering additional
vibrational energy to the sound board (20).
5. Pianoforte instrument according to any one of the preceding claims,
characterised in that there is provided a control module (35), which controls the tone modification device
(34), for example by means of presets, regulators and/or screen-controlled software,
such that individual sound design is facilitated by selectively influencing the tones.
6. Pianoforte instrument according to claim 5,
characterised in that there is provided an amplifier module (36), which amplifies the signals received
from the control module (35).
7. Pianoforte instrument according to claim 6,
characterised in that the signals issuing from the amplifier module (36) are supplied to the device (25,
26) for delivering vibration energy, where they are converted into mechanical vibrations
and introduced into the sound board (20).
8. Pianoforte instrument according to any one of the preceding claims,
characterised in that the device (25, 26) for delivering vibration energy comprises one or more driver
systems.
9. Pianoforte instrument according to claim 8,
characterised in that each driver system (25, 26) comprises a ring magnet, in the core of which there is
arranged a coil, which is fixed to the sound board (20) and drives the sound board
(20).
10. Pianoforte instrument according to either claim 8 or claim 9,
characterised in that the driver magnet is adjustable in all 3 dimensions using specific adjustment devices,
and can thus be aligned precisely with the position of the coil former fastened to
the sound board (20).
11. Pianoforte instrument according to claim 10,
characterised in that the adjustable driver magnet is mounted in a solid base element, which is in turn
fastened to a locking element of the pianoforte instrument.
12. Method for influencing the sound of a pianoforte instrument comprising an action (11)
with keys,
comprising strings which are struck via a mechanism when the keys are actuated and
are made to vibrate,
comprising a sound board (20), to which the vibrations of the strings are transmitted,
comprising sensors (15) and
comprising a device (25, 26) for delivering additional vibration energy into the sound
board (20),
characterised in that the actuation of the individual keys of the action (11) is detected by means of the
sensors (15),
in that the measured values of the sensors (15) are supplied to a sound-augmenting device
(30),
in that tone samples are supplied from a memory (31) to the sound-augmenting device (30),
a partial tone spectrum being provided for each tone,
in that units (31, 33, 34, 35) compile data corresponding to a desired characteristic sound
as a function of the measured values of the sensors (15) and the tone samples from
the memory (31), and
in that the sound-augmenting device (30) supplies the sound board (20) with additional vibration
energy, corresponding to the data obtained, via the delivering device (25, 26).
1. Instrument de type piano-forte,
avec un clavier (11) avec des touches,
avec des cordes, qui sont percutées par l'intermédiaire d'un mécanisme lors d'un actionnement
des touches et sont mises en vibration,
avec une caisse de résonance (20), à laquelle les vibrations des cordes sont transmises,
avec des capteurs (15) et
avec un dispositif (25, 26) servant à injecter une énergie vibratoire supplémentaire
dans la caisse de résonance (20),
caractérisé en ce
qu'est prévu, pour chaque touche, un capteur (15) qui détecte l'actionnement de ladite
touche du clavier (11),
qu'est présent un dispositif (30) d'extension tonale, auquel les valeurs de mesure des
capteurs (15) sont amenées,
que le dispositif (30) d'extension tonale présente une mémoire (31) pour des échantillons
de tonalités,
que le dispositif (30) est réalisé de telle sorte qu'il associe des échantillons de tonalités
aux tonalités issues de la mémoire (31), qui correspondant aux actionnements des touches
enregistrés par les capteurs (15) dans le clavier (11) de l'instrument (10), dans
lequel un spectre de tonalités partielles est prévu pour chaque tonalité,
que le dispositif (30) d'extension tonale est équipé de dispositifs (31, 33, 34, 35),
qui composent en fonction des valeurs de mesure des capteurs (15) des données, qui
correspondent à une caractéristique tonale souhaitée, et
que le dispositif (30) d'extension tonale amène à la caisse de résonance (20) par l'intermédiaire
du dispositif (25, 26) d'injection une énergie vibratoire supplémentaire conformément
aux données déterminées.
2. Instrument de type piano-forte selon la revendication 1,
caractérisé en ce
que l'énergie vibratoire générée de manière externe par le dispositif (30) d'extension
tonale est injectée par l'intermédiaire du dispositif (25, 26) d'injection dans la
caisse de résonance (20) en temps réel en plus de l'énergie vibratoire parvenant dans
la caisse de résonance (20) sur le chemin mécanique depuis les cordes vibrantes.
3. Instrument de type piano-forte selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce
que le dispositif (30) d'extension tonale présente un dispositif (34) de modification
de tonalité, et
que le dispositif (34) de modification de tonalité modifie les données des tonalités
provenant des capteurs (15) et de la mémoire (31).
4. Instrument de type piano-forte selon la revendication 3,
caractérisé en ce
que la mémoire (31) pour des échantillons de tonalités est créée sous la forme d'une
source de données externe pour l'amenée de combinaisons de tonalités partielles de
chaque tonalité individuelle aux fins du traitement ultérieur, et
que le traitement ultérieur est effectué au moyen du dispositif (34) servant à modifier
les tonalités, et
que les tonalités modifiées sont amenées à la caisse de résonance (20) par l'intermédiaire
du dispositif (25, 26) d'injection d'une énergie vibratoire supplémentaire.
5. Instrument de type piano-forte selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
qu'est prévu un module de commande (35), qui commande par exemple par l'intermédiaire
de préréglages, de régulateurs et/ou de logiciels sur écran le dispositif (34) de
modification de tonalités de telle manière qu'une conception tonale personnalisée
est ainsi possible en influençant aux choix les tonalités.
6. Instrument de type piano-forte selon la revendication 5,
caractérisé en ce
qu'est prévu un module amplificateur (36), qui amplifie les signaux réceptionnés par
le module de commande (35).
7. Instrument de type piano-forte selon la revendication 6,
caractérisé en ce
que les signaux sortant du module amplificateur (36) sont amenés au dispositif (25, 26)
d'injection d'une énergie vibratoire, sont convertis à cet endroit en vibrations mécaniques
et sont introduits dans la caisse de résonance (20).
8. Instrument de type piano-forte selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce
que le dispositif (25, 26) d'injection d'énergie vibratoire présente un ou plusieurs
systèmes d'entraînement.
9. Instrument de type piano-forte selon la revendication 8,
caractérisé en ce
que chaque système d'entraînement (25, 26) présente un aimant annulaire, dans la partie
centrale duquel est disposée une bobine, lequel est monté de manière stationnaire
au niveau de la caisse de résonance (20) et entraîne la caisse de résonance (20).
10. Instrument de type piano-forte selon la revendication 8 ou 9,
caractérisé en ce
que l'aimant d'entraînement peut être ajusté dans l'ensemble des 3 dimensions avec des
systèmes d'ajustement spécifiques et peut ainsi être orienté avec exactitude sur la
position du corps de bobine fixé au niveau de la caisse de résonance (20).
11. Instrument de type piano-forte selon la revendication 10,
caractérisé en ce
que l'aimant d'entraînement pouvant être ajusté est monté dans un corps de base lourd,
qui est fixé pour sa part au niveau d'un corps d'enclenchement de l'instrument de
type piano-forte.
12. Procédé servant à influencer la tonalité d'un instrument de type piano-forte,
avec un clavier (11) avec des touches,
avec des cordes, qui sont percutées par l'intermédiaire d'un mécanisme lors d'un actionnement
des touches et sont mises en vibration,
avec une caisse de résonance (20), à laquelle les vibrations des cordes sont transmises,
avec des capteurs (15), et
avec un dispositif (25, 26) d'injection d'une énergie vibratoire supplémentaire dans
la caisse de résonance (20),
caractérisé en ce
que l'actionnement des diverses touches du clavier (11) est détecté au moyen des capteurs
(15),
que les valeurs de mesure des capteurs (15) sont amenées à un dispositif (30) d'extension
tonale,
que des échantillons de tonalités sont amenés depuis une mémoire (31) au dispositif (30)
d'extension tonale, dans lequel un spectre de tonalités partielles est prévu pour
chaque tonalité,
que des dispositifs (31, 33, 34, 35) composent en fonction des valeurs de mesure des
capteurs (15) et des échantillons de tonalités provenant de la mémoire (31) des données,
qui correspondent à une caractéristique tonale souhaitée, et
que le dispositif (30) d'extension tonale amène à la caisse de résonance (20) par l'intermédiaire
du dispositif (25, 26) d'injection une énergie vibratoire supplémentaire conformément
aux données déterminées.