Was man bei E-Pianos unter “Sampling” versteht

Das Prinzip eines akustischen Klaviers beruht auf einer komplexen Mechanik. Wenn man eine Taste drückt, schlägt die Hammermechanik die richtigen Saiten an welche dann für die gewünschten Töne sorgen. Beim E-Piano gibt es jedoch keine Saiten und das Instrument gibt über Lautsprecher oder Kopfhörer stattdessen ein sogenanntes Sample aus. Was das ist und wie das Sampling funktioniert, verraten wir in diesem Artikel.

Die Funktionsweise eines akustischen Klaviers

Klaviere und Flügel sind mit einer gewichteten Hammermechanik ausgestattet. Das heißt, dass die Tasten im Diskant, also bei den hohen Tönen, leichtgängiger sind als die der tiefen Töne im Bass. Drückt man eine beliebige Taste, wird die Klaviermechanik ausgelöst und ein Klavierhammer schlägt die dazugehörenden Saiten an. Diese wiederum beginnen zu schwingen und wir hören den gewünschten Ton in der aus der Intensität des Tastendrucks resultierenden Lautstärke. Man spricht hier auch von der Anschlagsdynamik. Wichtig ist bei diesem Vorgang, dass die Geschwindigkeit mit welcher man eine Taste drückt, direkten Einfluss auf die Intensität hat, mit welcher die Hämmerchen auf die Saiten treffen und wie laut der jeweilige Ton dann erklingt.

Der Hammerkopf der hierfür verantwortlich ist, besteht aus einem Holzkern welcher mit reichlich Filz umspannt ist. Man spricht deshalb oft auch nur von den “Filzen”, auch wenn die Hammerköpfe gemeint sind. Hinter der Klaviatur die in der Regel aus 88 Tasten besteht, verbirgt sich die Mechanik, die im Korpus des Klaviers verborgen bleibt. Sie setzt sich aus vielen einzelnen Bauteilen zusammen, die zusammen interagieren und für ein perfektes Spielerlebnis sorgen. Die Klaviermechanik wurde im Laufe der Jahrhunderte stetig verbessert. Moderne Klaviere basieren in der Regel auf dem Prinzip der Repetitionsmechanik, die 1821 von Sébastien Érard entwickelt wurde und eine verbesserte Version des Vorläufers, der Stoßzungenmechanik beruht. Die Repetitionsmechanik erlaubt es, einen Ton in kurzen Zeitabständen mehrmals hintereinander anzuschlagen.

Beim Digitalpiano müssen diese hoch komplizierten mechanischen Vorgänge und die daraus resultierenden klanglichen Ergebnisse möglichst realistisch imitiert werden. Am Ende geht es den Herstellern genau darum – das perfekte Nachahmen des akustischen Originals. Wie das funktioniert und was es mit den Samples auf sich hat, erläutern wir im nächsten Abschnitt.

Die Funktionsweise eines E-Pianos

Auch das Prinzip hinter dem Digitalpiano basiert auf einer Hammermechanik. Gewichtete Tasten gehören bei modernen E-Pianos der Mittelklasse heute fast schon zum Standard. Dabei handelt es sich um eine Schwungmasse, die auf dem Hammer sitzt und im Diskant dafür sorgt dass man ganz behutsam und leise Töne hervorbringen kann, während im Bass volle und satte Klänge erzeugt werden können weil hier dank des zusätzlichen Gewichtes mehr Power auf die Saiten übertragen werden kann.

Sogar Modelle mit Tastaturen aus Echtholz sind bei Modellen der oberen Preisklasse eine Selbstverständlichkeit. Die Mechanik bei elektronischen Klavieren unterscheidet sich allerdings von der des Originals. Es handelt sich zwar um eine echte und funktionale Klaviermechanik – allerdings ist sie im Vergleich zur deutlich komplexeren Ausführung in akustischen Instrumenten etwas vereinfacht. Sie besteht auch aus mehreren beweglichen Teilen und ist in ihrer Funktionsweise entsprechend dem Originals nachempfunden. Das Ziel aller Hersteller besteht darin, dass das E-Piano sich genau so anfühlt wie ein akustisches Klavier und nicht wie ein Keyboard. Im Vordergrund steht deshalb immer ein authentisches Spielgefühl und ein ebenso hochwertiger Sound. Dazu gehören unter anderem auch ein echter Druckpunkt und ein realistisches Repititionsverhalten.

Anders als dies bei akustischen Ausführungen der Fall ist, treffen die Hämmer beim E-Piano aber nicht auf Saiten, sondern einen Sensor. Dieser ermittelt die Geschwindigkeit, mit welcher die Taste ausgelöst worden ist um die Dynamik exakt bestimmen und auf dieser Grundlage den richtigen Klang beziehungsweise das richtige “Sample” wiedergeben zu können. Die Sensorik muss dabei sehr präzise arbeiten und die Geschwindigkeit der Hämmerchen ganz genau erfassen können. Bei teureren Modellen kommen deshalb in der Regel mehrere Sensoren zum Einsatz, die zusammen die Dynamik eines jeden Tastendrucks ganz exakt bestimmen können.

Die Funktionsweise eines E-Pianos lässt sich grob in zwei Bereiche unterteilen. Zum einen wäre dies der eben erläuterte mechanische Teil, zum anderen die Ausgabe der Klänge über die integrierten oder externe Lautsprecher beziehungsweise Kopfhörer. Dies wird durch die verbaute Elektronik ermöglicht die im Zusammenspiel mit der Mechanik am Ende für hoffentlich überzeugende Ergebnisse sorgt.

Sampling, Samples & Samplesets

Beim Sampling handelt es sich um die authentische Wiedergabe von Klängen, die zuvor bei einem akustischen Klavier oder Flügel aufgenommen worden sind. Ein Sample ist also nichts anderes, als eine Aufnahme die nun im richtigen Moment vom E-Piano digital wiedergegeben wird. Der Begriff “sample” kommt aus dem Englischen und bedeutet “Muster”, “Probe” oder auch “Beispiel”. Im Falle von elektronischen Pianos könnte man auch von einer Auswahl von Klangproben sprechen oder einem “Sound Sample”.

Den Rahmen eines Samples bildet jeweils der leisest und lautest mögliche Ton, der in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit mit der die Hämmer auf die Saiten treffen, am Flügel erzeugt werden kann. Wenn man eine Klaviertaste sehr langsam drückt, hört man überhaupt nichts. Betätigt man sie mit voller Wucht, wird möglicherweise der Nachbar von gegenüber aus dem Mittagsschlaf gerissen.

Es reicht natürlich nicht aus, jeden Ton nur einmal aufzunehmen. Das komplette Spektrum zwischen ganz laut und ganz leise muss abgebildet werden. Das ganze erfolgt in einem Tonstudio unter optimalen Bedingungen. Neben hochwertigen und bekannten Flügeln und Klavieren wird natürlich auch auf die Akustik des Raumes geachtet und auf professionelles Equipment. Immerhin sollen diese Samples später in tausenden Wohnzimmern für Konzertflügelfeeling sorgen. Neben den unterschiedlichen Abstufungen bei der Lautstärke müssen auch alle anderen Möglichkeiten ausgeschöpft und aufgezeichnet werden. Der Pedaleinsatz im Speziellen und sein Einfluss auf die Klanggestaltung. Natürlich sitzt niemand vor dem Flügel oder Klavier und macht sämtliche Konstellationen händisch durch. Die nötige Präzision kann niemand erbringen. Die Hämmer werden deshalb computergesteuert mechanisch ausgelöst um optimale Aufnahmen zu erzielen. Die Samples werden dann auf einem Speicher gelagert, welcher sich im ePiano befindet. Natürlich möchte niemand die Klänge unterschiedlicher Klaviere und Flügel wild zusammengewürfelt hören, wenn er später bei seinem Instrument einen bestimmten Klavierklang auswählt. Sie stammen von einem Instrument und alle zusammengenommen ergeben am Ende ein sogenanntes Sampleset.

Die Töne eines akustischen Instrumentes werden beim Sampling also aufgezeichnet und damit digitalisiert, um später dann wiedergegeben werden zu können. Und zwar immer dann, wenn am E-Piano exakt die selbe Aktion durchgeführt wird. Wenn am Digitalpiano beispielsweise eine Taste mit voller Intensität gedrückt und dabei das rechte Pedal betätigt wird, muss das elektronische Klavier den richtigen Ton mit der selben Dynamik wiedergeben. Und das ermöglicht die Anschlagsdynamik, die weiter oben bereits beschrieben wurde.

Was ist der Unterschied zwischen Digitalpiano und Synthesizer?

Auch der Synthesizer ist ein Musikinstrument zur elektronischen Klangerzeugung. Seine Anfänge hatte er bereits Ende der 1920er Jahre, als diverse Vorläufer erschienen sind, die allesamt allerdings noch nicht der große Wurf waren. Der Durchbruch gelang ihm erst in den 60er Jahren, als Robert Moog einen Synthesizer entwickelte, der seinem Namen auch alle Ehre machte und auch sinnvoll eingesetzt werden konnte.

Das Prinzip eines Synthesizers beruht auf sogenannten Oszillatoren, vom latenischen Wort “oscillare”, was schlicht “schwingen” bedeutet. Ein Oszillator produziert also Schwingungen. Das macht er permanent. Es handelt sich bei diesen Gerätschaften also um “Schwingungserzeuger”. Aus dem ständigen Wiederholen ergeben sich Oszillatorwellen. Der Synthesizer selbst macht diese Signale hörbar. Neben unterschiedlichen Tonhöhen lassen sich auch Signale erzeugen, die man beliebig verändern kann, indem man zum Beispiel unterschiedliche Filter anwendet. Mit einem oder mehreren Oszillatoren lassen sich so nahezu alle erdenklichen Töne, Klänge, Instrumente, Effekte und Sounds imitieren. Immer wenn sich die Geschwindigkeit der Schwingungen verdoppelt, erhöht sich die Tonhöhe um eine Oktave. Es gibt sowohl analoge, als auch digitale Ausführungen.

Was zunächst Ähnlichkeiten mit dem E-Piano zu haben scheint, ist aber etwas ganz anderes. Der Begriff “Synthesizer” kommt nämlich vom ähnlichen Wort “Synthese”, was in diesem Zusammenhang für die künstliche Erzeugung von Klängen steht. Es gibt die Klänge also nicht, sondern man erzeugt sie mithilfe eines Oszillators und kann sie jederzeit verändern und justieren. Anders als beim Synthesizer werden beim E-Piano die Klavierklänge aber nicht künstlich erzeugt. Es handelt sich wie oben beschrieben um Samples, die einfach abgespielt werden. Die Klavierklänge eines Digitalpianos werden also nicht erst erzeugt, sondern es gibt sie bereits als Audiodatei, die dann einfach abgespielt wird und immer von einem akustischen Vorbild stammt.