Warum ist beim Digitalpiano Polyphonie ein wichtiger Wert?

  • Ein Digitalpiano arbeitet mit einem anderen Tonerzeugungsprinzip als ein Klavier. Um die Klangentfaltung eines akustischen Klaviers zu simulieren, benötigen Digitalpianos eine hohe Polyphonie-Leistung.
  • Die tatsächlich spielbare Stimmenanzahl hängt von der Komplexität einer Tonerzeugung ab. Stereo-Sampling, Klangdetails, Resonanzen, Layer-Funktion – alles das geht auf Kosten der Polyphonie.
  • Das Spielen im Haltepedal und Halbpedal benötigt viel Polyphonie.
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(Bildquelle: Roland)

Ein Akustikpiano hat 88 Töne – genau das ist die verfügbare Polyphonie. Warum braucht ein Digitalpiano also 120 Stimmen und mehr – wo man doch selber gerade mal zehn Finger hat? Wie funktioniert das Ganze also? Und vor allem: Wie viel Digitalpiano-Polyphonie ist erforderlich, um gut Klavier spielen zu können?

Wie unterscheiden sich „Klavier-Polyphonie“ und „Digitalpiano-Polyphonie“?

Das Schwingungsverhalten einer Klaviersaite wird durch die zumeist verwendete Sampling-Technik grundsätzlich nicht simuliert – diesen Weg geht die Physical-Modeling-Technik. Denn Sampling bedeutet: Es wird lediglich eine digitalisierte Aufnahme eines einzelnen akustischen Ereignisses reproduziert. Das spektakuläre dynamische Klangverhalten eines Flügels zu simulieren stellt deshalb hohe Anforderungen an das Piano-Sampling.

Der Klavierklang wird dabei aus sehr vielen einzelnen Samples zu einem dynamisch spielfähigen Instrument zusammengesetzt. Genau hier liegt der große Unterschied zum akustischen Klavier: Die Saite kann immer wieder erneut angeschlagen und zum Schwingen angeregt werden. Allein das Repetieren eines einzelnen Tons im Haltepedal aber kann beim Digitalpiano eine hohe Polyphonie-Leistung erfordern, die mit der Komplexität der Klangerzeugung steigt.

Die Sache mit den Samples pro Stimme

Die Anzahl der Stimmen, die einem beim Spielen auf dem Digitalpiano zur Verfügung stehen, hängt von mehreren Faktoren ab. So etwa der Art der Klangerzeugung, dem Play-Mode (Dual, Layer) und mit welcher Komplexität Klangdetails berücksichtigt werden. Ein Faktor, der immer wieder für Verwirrung sorgt: Um einen stereo gesampelten Klavierklang zu spielen, werden im Grunde für jeden angeschlagenen Ton zwei (!) Stimmen benötigt, denn ein Stereo-Sample wird aus zwei Samples (für den linken und den rechten Kanal) gebildet.

Warum ist die Angabe der Polyphonie ein dynamischer Wert? 

Halten wir noch mal fest – Stereo-Sampling bedeutet: Zwei Stimmen werden zu einem spielbaren Ton gebündelt. Was aber ist mit den vielen Klangdetails, die das Zusammenspiel so authentisch machen? Das Abheben und Aufsetzen der Dämpfer, das Zurückfallen der Hämmer – dafür werden selbstverständlich auch Samples benötigt, die parallel zum Klavierklang zu hören sein müssen. Ergo: Mit der Komplexität der Klangerzeugung steigt der Bedarf an Stimmen. Das geschieht natürlich alles zu Lasten der zum Spielen insgesamt verfügbaren Stimmen.

Hinzu kommt nun der DUAL- oder LAYER-Modus, bei welchem zwei Klänge übereinander gelegt werden. Legen wir zwei Stereo-Sounds übereinander – z.B. Piano plus Strings -, so werden insgesamt vier Stimmen benötigt, um den Gesamtklang zu produzieren. Ein vierstimmiger Akkord „verbraucht“ nun schon 16 Stimmen. Bei einer 120fach polyphonen Klangerzeugung bedeutet dies: 120 dividiert durch 4 – das Piano ist durch die Layer-Bündelung dann noch mit 30 verfügbaren Stimmen spielbar.

Digitalpiano Polyphonie: Dynamische Stimmenverteilung

Zum Glück arbeiten Digitalpianos mit einer ausgeklügelten Logik, die die verfügbaren Stimmen homogen verteilt. Dabei werden nach diversen Kriterien bestimmte Töne vorrangig behandelt, andere wiederum werden wieder verfügbar gemacht, sofern die Polyphonie ausgereizt ist. So haben Basstöne immer Vorrang: Sie bilden das klangliche Fundament und sollen möglichst ausklingen. In den höheren Lagen sind Töne ohnehin schneller verklungen, sodass diese schneller wieder frei werden – selbst wenn diese eigentlich noch im Haltepedal gebunden sind.

Diese dynamische Stimmenverteilung sorgt dafür, dass  (fast) immer ein ausgewogener Gesamtklang zu hören ist, sei es bei Repetition oder selbst bei umfangreichen Arpeggios im Haltepedal. Grundsätzlich gilt aber: Bei geringer Polyphonie-Leistung eines Digitalpianos sind aber auch der dynamischen Stimmenzuweisung Grenzen gesetzt.

Was man über die Komplexität der Klangerzeugung wissen sollte

Ein authentisches Spiel- und Klangverhalten eines Digitalpianos stellt hohe Anforderungen an die elektronische Klangerzeugung: je mehr Authentizität, desto höher die Komplexität der Klangerzeugung. Schon bei einem einzelnen im Haltepedal repetierten Ton wird der große Unterschied zwischen akustischem und elektronischem Piano deutlich. 

Beim Klavier werden lediglich die Saiten des Tons erneut angeschlagen. Bei der elektronischen Reproduktion im Digitalpiano werden dafür gleich zwei Töne benötigt: Wenn der zweite Ton angeschlagen wird, soll der erste nicht abgeschnitten werden, sondern im Hintergrund ausklingen. 

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Überlagerndes Ausklingen von repetierten Tönen: Im Haltepedal gespielte Töne lassen den Stimmenbedarf eines Sampling-Pianos schnell höher werden. Repetiert man einen Ton, wird mit jedem Anschlag ein neues Sample gespielt.

Nun kann man sich ausmalen, wie längeres Repetieren sich auf den Stimmenverbrauch auswirken kann, wenn man im Haltepedal spielt. Betrachtet man das normale Zusammenspiel mit einem stereo gesampelten Sound, relativiert sich eine zunächst ausreichend erscheinende Polyphonie von z.B. 64 Stimmen recht schnell. Es stehen dann 32 spielbare Stimmen zur Verfügung. Repetiert man im Haltepedal nur vier Töne, werden für den Ausklang bereits acht Stimmen benötigt. Nun noch zwei 6-stimmige Klavier-Voicings ins Pedal gespielt und die dynamische Stimmenverteilung muss arbeiten. 

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