Latenz bei ECHTEM Klavier: Wie lang?

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MasterofSandman
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Hey!
Gibt es irgentwelche Daten wie lang etwa bei einem echten Holzklavier die Latenz zwischen Tastendruck und Erklingen der Saite ist?
 
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Ja, gibt es.

Du möchtest sicher wissen, wie groß die Latenz ist?

Hängt von der Anschlagsstärke ab. Anschlagsstärke und Latenz sind reziprok proportional. Im Mittel ein paar Millisekunden.

LG

Michael
 
löwenzahn;6133011 schrieb:
Hängt von der Anschlagsstärke ab. Anschlagsstärke und Latenz sind reziprok proportional. Im Mittel ein paar Millisekunden.
Könntest du das bitte begründen?
 
Es ist so, wie Löwenzahn es beschrieben hat. Das hängt - vorausgesetzt eine exakt laufende und regulierte Mechanik - von der Anschlagsstärke ab. Es kann minimale Differenzen geben, da es Mechaniken gibt, die unterschiedliche Regulationsmaße haben. So können die Hammerköpfe z.B. bei der einen Mechanik 45mm von den Saiten entfernt sein und bei einer anderen 48mm. Und je nachdem wie schnell aufgrund des Anschlags dieser Weg des Hammerkopfes zur Saite zurück gelegt wird, desto geringer ist die Latenz. Eben halt ein proportionales Verhältnis.
 
Könntest du das bitte begründen?

Mod- Paul hat´s schon beschrieben.

Aber nochmal gerne en detail: starker Anschschlag => schnelle Bewegung der Mechanik => schnelle Bewegung des Hammerkopfes => kurze Zeitspanne von der Ruheposition bis zur Anschlagsposition von Hammerkopf und Taste, oder geringe Latenz. Oder eben schwacher Anschlag => langsame Bewegung des Hammerkopfes/Taste => hohe Latenz.

In Midi Anwendungen mißt man die Zeitspanne die die Taste zwischen einem Ruhe- und Arbeitskontakt benötigt. starker Anschlag => kurze Zeitspanne => Computer ermittelt hohe Lautstärke. Stichwort Velocity.

Michael
 
Naja, das gilt aber nur, wenn man den Beginn des Herunterdrückens als Messpunkt nimmt. Da passt dann aber die Analogie mit den elektronischen Instrumenten nicht mehr, denn dort zählt man die Zeit des Herunterdrückens ja gerade nicht mit zur Latenz.

Außerdem wird man, je nach Abstand des Zuhörers vom Instrument, auch schon durch die endliche Schallgeschwindigkeit einen Einfluss in der Größenordnung der Tastenverzögerung haben, oder sogar größer. Insofern ist es nicht ganz so einfach.
 
Naja, das gilt aber nur, wenn man den Beginn des Herunterdrückens als Messpunkt nimmt. Da passt dann aber die Analogie mit den elektronischen Instrumenten nicht mehr, denn dort zählt man die Zeit des Herunterdrückens ja gerade nicht mit zur Latenz.

Außerdem wird man, je nach Abstand des Zuhörers vom Instrument, auch schon durch die endliche Schallgeschwindigkeit einen Einfluss in der Größenordnung der Tastenverzögerung haben, oder sogar größer. Insofern ist es nicht ganz so einfach.

Korrekt. Latenz bei elektronischer Tonerzeugung ist etwas anderes. Ich wollte eher auf den Zusammenhang starker/leichter Anschlag aufmerksam machen. Habe auch bei den Midi Instrumenten nichts von Latenz geschrieben.

Welchen Zeitpunkt bei Beginn und Ende zur Messung der Latenz bei Klavieren würdest denn Du annehmen? Es interessiert mich wirklich.

Der Abstand zum Instrument, bzw. zur Lautsprecherbox spielt hier mit hinein. Sehr richtig. Es wurde ja nach der Latenzzeit bei einem normalen Klavier gefragt. Hier ist der Abstand verschiedener Pianisten zum Klavier nahezu gleich und denmach bei unserer speziellen Betrachtung IMHO zu vernachlässigen.

Michael
 
Ich kann eine Taste so langsam herunterdrücken, daß kein Ton erklingt, der Hammer also die Saite nicht berührt. Der Hammer ist in diesem Fall immer in unmittelbarem Kontakt mit der Taste, er fliegt also nicht weg von ihr. Dadurch ist er aber auch immer in unmittelbarem Kontakt mit meinem Finger. Den Abstand, den der Hammer zur Saite hat bevor er wieder zurückfällt, nennt man Auslösung. Diesen Abstand kann man mit einer Stellschraube einstellen. Nehmen wir mal an, wir stellen die Auslösung auf Null Millimeter (spieltechnisch ist das natürlich Unsinn), d.h. dann, daß ich mit meinem Finger den Hammer mittels der Taste direkt auf die Saite drücken kann. Der Hammer berührt also die Saite genau in dem Augenblick, wo ich die Taste herunterdrücke. Die Taste ist zu diesem Zeitpunkt natürlich recht weit unten (vermutlich kann man das auch irgendwie einstellen: Tastenhub), aber der Augenblick, an dem der Hammer in diesem theoretischen Fall die Saite berührt, ist exakt der gleiche wie der, an dem ich die Taste drücke, er ist nicht um auch nur eine Millisekunde verzögert.

Nun ist das aber nicht der Fall, sondern es besteht eben diese Auslösung von ein paar Millimetern. In genau diesen Millimetern verliert der Hammer also den Kontakt zur Taste und damit zu meinem Finger und fliegt zur Saite. Das ist also genau die Zeit, in der ich den Hammer nicht mehr unter der Kontrolle meiner Finger habe. Diese Zeit könnte ich nun als Latenz bezeichnen. Um die Zeit, die der Hammer braucht, um diese Strecke zurückzulegen, zu berechnen, müßte ich nun die Hammergeschwindigkeit wissen und die Größe der Auslösung. Wie schnell der Hammer fliegt, hängt aber davon ab, wie schnell ich die Taste herunterdrücke. Aufgrund der Hebelwirkung ist die Hammergeschwindigkeit höher als die Geschwindigkeit, mit der die Taste sich nach unten bewegt.

Überschlag:

Der Tastenhub bei meinem Klavier beträgt ca. 1cm, der Abstand der Hämmer zur Saite ca. 4,5 cm. Wir nehmen mal eine Auslösung von 0,5cm und ziehen diese von den 4,5cm ab. Der Hammer bewegt sich also 4cm weit in genau der gleichen Zeit, in der die Taste sich um 1cm nach unten bewegt, er ist also in etwa 4x schneller als die Taste.

Wenn ich bei leisestem Pianissimospiel 1/2 Sekunde brauche, um die Taste um 1cm nach unten zu drücken, hat die Taste eine Geschwindigkeit von 2cm/s. der Hammer also ein Geschwindigkeit von 8cm/s. Er legt nun die Strecke der Auslösung 0,5 cm, zurück in 1/16tel Sekunde, d.h. in 0,0625 Sekunden. Das wäre also eine "Latenz" von 62,5 ms. Wohlgemerkt, bei extremstem pianissimo! Bei vielen Klavieren wird wohl bei dieser langsamen Tastendrückgeschwindigkeit gar kein Ton mehr erklingen, weil der Hammer die Saite nicht berührt.

Wenn ich meine Hand aus 10cm Höhe im freien Fall ungebremst auf die Tasten fallen lasse, hat diese am Ende eine Geschwindig keit von ca 45cm/s, der Hammer demnach eine Geschwindigkeit von 180cm/s (6,48km/h). Die Latenz beträgt demnach 0,0027 Sekunden, d.i. 2.7ms. Die Auslösung bei einem gut eingestellten Flügel beträgt aber nur 1-3mm, und bei fortissimo ist die Geschwindigkiet der Hämmer wohl noch höher, ich kann meinen Arm ja noch schneller nach unten Bewegen als beim freien Fall nach 10cm.

Viele Grüße,
McCoy
 
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löwenzahn;6133582 schrieb:
Welchen Zeitpunkt bei Beginn und Ende zur Messung der Latenz bei Klavieren würdest denn Du annehmen? Es interessiert mich wirklich.
Wahrscheinlich gar keine, weil ich beim Klavier überhaupt nicht von Latenz reden würde. Dazu assoziiere ich den Begriff "Latenz" viel zu sehr mit (digitaler) Signalverarbeitung, auch wenn das wohl nur mein persönlicher Eindruck ist.
Mich würde insofern erstmal interessieren, wie der TE auf diese Fragestellung kommt.

löwenzahn;6133582 schrieb:
Der Abstand zum Instrument, bzw. zur Lautsprecherbox spielt hier mit hinein. Sehr richtig. Es wurde ja nach der Latenzzeit bei einem normalen Klavier gefragt. Hier ist der Abstand verschiedener Pianisten zum Klavier nahezu gleich und denmach bei unserer speziellen Betrachtung IMHO zu vernachlässigen.
Naja, gefragt war ja nach dem Erklingen der Saite - insofern muss die Frage gestattet sein, was als der Zeitpunkt zu betrachten ist, an dem die Saite "erklingt". Der Moment der Auslenkung, der Moment der Freigabe durch den Hammer, oder eben der Moment, in dem der Zuhörer es frühestens wahrnimmt (oder natürlich noch was ganz anderes). Man kann das, wie jedes technische Problem, beliebig kompliziert betrachten. Auch aus dem Grunde wäre es hilfreich, die Absichten und HIntergründe des TE zu kennen.
 
Zumindest eine grobe Abschätzung kann man mal angeben: Für den, der direkt vor dem Klavier sitzt (0.5m) ist die Laufzeit des Schalls etwa 1.5ms. Dazu kommen - je nach Anschlagsstärke - einige wenige ms.

Für ein Publikum, was 10 oder 20 m weg sitzt oder einen Mitmusiker im Orchestergraben (sagen wir 5m?) ist eigentlich nur die Schallgeschwindigkeit relevant, da landet man dann bei 15ms (5m) - 60ms (20m)...
 
Wir alle geben uns richtig Mühe dem TS zu helfen und von ihm kein Feedback seit 3 Tagen. Irgendwie schade.

Michael
 
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Da hast Du natürlich recht, aber mir hat meine komische Rumrechnerei auch ohne sein Feedback Spaß gemacht. :D Ohne seine Frage wäre ich nicht auf die Idee gekommen, das mal zu machen.

Viele Grüße,
McCoy
 
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Stimme Dir völlig zu, Karsten. Durch die unterschiedlichen Betrachtungsweisen aller Protagonisten konnte ich wieder etwas lernen.

LG

Michael
 
löwenzahn;6136600 schrieb:
Wir alle geben uns richtig Mühe dem TS zu helfen und von ihm kein Feedback seit 3 Tagen.
... immerhin wissen wir nun, daß der Threadersteller eine Latenz von mindestens 3 Tagen hat. :D

Aber noch was Konstruktives: McCoy hat die Klaviermechanik ja sehr schön beschrieben, und ich habe hier noch passende Fotos einer Renner-Flügelmechanik dazu gefunden und beschriftet:

Wenn die Taste voll durchgedrückt ist, verläßt der Hammer die Stoßzunge und muß noch den Abstand d bis zur Saite zurücklegen. Die nun noch benötigte Flugzeit bis zum tatsächlichen Anschlag der Saite ist nach McCoys einleuchtender Definition die Latenz.
rennerA.JPG

Der Auslösearm bleibt an der sog. Auslösepuppe hängen drückt somit die Stoßzunge zur Seite, um dem Hammer den ungehinterten "Rückflug" zu ermöglichen. Das hat natürlich jetzt nicht direkt mit der Latenz zu tun, ist aber trotzdem hier schön zu sehen.
rennerB.JPG

Nach der Latenzzeit hat schließlich der Hammer die Saite erreicht:
rennerC.JPG

Viele Grüße
Torsten
 
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Hallo, ich nochmal,

McCoy konnte ja duch seine pianistische Erfahrung (Hand aus 10cm Höhe freiem Fall) eine erstaunlich gute Abschätzung der Anschlaggeschwindigkeit machen - nur, so scheint's mir, hat er sich ein wenig verrechnet: ;)

Wenn ich meine Hand aus 10cm Höhe im freien Fall ungebremst auf die Tasten fallen lasse, hat diese am Ende eine Geschwindig keit von ca 45cm/s, der Hammer demnach eine Geschwindigkeit von 180cm/s (6,48km/h). Die Latenz beträgt demnach 0,0027 Sekunden, d.i. 2.7ms.

Wie kommst Du auf die 45 cm/s? Du hast offensichtlich mit 10 mm statt 10 cm gerechnet...? Das macht immerhin Faktor 3 aus: Bei 10 cm wären das doch 1,4 m/s = 1,4 mm/ms, oder?

Bei einem "Hebelfaktor" von 4 hätte man dann 5,6 m/s Hammergeschwindigkeit.
Ich habe noch einene Abhandlung der Northern Illinois University gefunden: Russell and Rossing: Nonlinearity of piano hammers, in dem es zwar um die Nichtlinearität von Klavierhämmern geht, aber nebenbei auch die Hammergeschwindigkeit tatsächlich per Lichtschranke direkt gemessen wird. :)
Sie schreiben da unter anderem: "Hammer speeds of 1 to 6 m/s, used in these experiments, span the normal dynamic range of the piano."

Jetzt wissen wir's also (und McCoys ebenso einfallsreiche wie grobe Abschätzung liegt voll im tatsächlich gemessenen Bereich - vor allem, wenn man sich nicht verrechnet). :great:

Wenn man also diesen Bereich von 1 bis 6 mm/ms als "normalen" Dynamikbereich akzeptiert und von einem hervorragend eingestellten Flügel mit 1,5 mm Auslöseweg (ja, das gibt's) ausgeht, hätte man eine Latenz von 0,25 bis 1,5 ms. Da kommt wohl kein VST-Piano dran und man kann mit Fug und Recht von "keiner wahrnehmbaren Latenz" sprechen.

Bei Silent-Pianos ist das freilich schlechter, weil die Auslösung erheblich größer (bis über 10 mm) sein muß, um die Hämmer noch abfangen zu können. Trotzdem im Vergleich zu VSTs konkurrenzfähig.

Viele Grüße
Torsten
 
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:great:

Super! Echt klasse Beiträge. Man lernt nie aus ;)

Bei Silent-Pianos ist das freilich schlechter, weil die Auslösung erheblich größer (bis über 10 mm) sein muß, um die Hämmer noch abfangen zu können.
Das habe ich nicht richtig verstanden. Denn zum einen ist es so, dass im Stummschaltebetrieb der Weg des Hammers zur Gummileiste kürzer ist und demnach die kaum wahrnehmebare Latenz noch kleiner sein müsste. Und im Normalbetrieb die Auslösung zwar etwas größer als im Stummschaltebetrieb, aber durch die Auslösung der Weg des Hammers zur Seite sich nicht ändert. Interessant wäre die Frage für die ganz großen Mathespezialisten inwieweit die Auslösung einen Einfluss auf die Latenz haben könnte :)
Der Fang des Hammers hat nur dann für das Spiel eine Bedeutung, wenn man denselben Ton gleich noch mal anschlagen will, also für die Repetition. Dann wird der Hammer ungefähr auf 1/3 des Weges vor der Saite angefangen und von dort aus wieder zur Saite bewegt. Die sich daraus ergebene Latenz dürfte demnach noch geringer sein :)
 
Ich denke, es war gemeint, dass bauartbedingt die Auslösung bei den Silent-Pianos etwas "länger" sein muss und nicht so knapp eingestellt werden kann...
 
McCoy konnte ja duch seine pianistische Erfahrung (Hand aus 10cm Höhe freiem Fall) eine erstaunlich gute Abschätzung der Anschlaggeschwindigkeit machen - nur, so scheint's mir, hat er sich ein wenig verrechnet: ;)

Wie kommst Du auf die 45 cm/s? Du hast offensichtlich mit 10 mm statt 10 cm gerechnet...? Das macht immerhin Faktor 3 aus: Bei 10 cm wären das doch 1,4 m/s = 1,4 mm/ms, oder?


:redface: :ugly: :gruebel: :confused: :nix:

Autsch! Ich glaube, ich habe diese Seite hier benutzt und tatsächlich 0.01 m statt 0.1 m eingetippt. :rofl: :bang:

Viele Grüße,
McCoy
 
Das habe ich nicht richtig verstanden. Denn zum einen ist es so, dass im Stummschaltebetrieb der Weg des Hammers zur Gummileiste kürzer ist und demnach die kaum wahrnehmebare Latenz noch kleiner sein müsste. Und im Normalbetrieb die Auslösung zwar etwas größer als im Stummschaltebetrieb, aber durch die Auslösung der Weg des Hammers zur Seite sich nicht ändert. Interessant wäre die Frage für die ganz großen Mathespezialisten inwieweit die Auslösung einen Einfluss auf die Latenz haben könnte :)

Ich meinte den akustischen Betrieb (darum geht es ja hier). Im Silent-Modus spielt der Auslöseweg des Hammers bei Yamaha oder Bechstein überhaupt keine Rolle, weil dort meines Wissens die optischen Sensoren unter der Taste sitzen. Im akustischen Betrieb ist die Latenz proportional zum Auslöseweg (nämlich der Quotient aus Auslöseweg und Hammergeschwindigkeit).
Eigentlich ging es mir also darum, zu erwähnen, daß Silent-Klaviere durch den Platzbedarf der wegschwenkbaren Gummi-Hammerauffangleiste prinzipbedingt eine größere Auslösung haben als "normale" Klaviere.
Man stellt zwar keinen Unterschied im Anschlag zwischen Akustik- und Silentmodus fest, wohl aber generell einen leichten Unterschied zwischen Silent-Klavieren und ihren "normalen" Brüdern und Schwestern. ;)
Ausnahme: Bei Silent-Flügeln von Yamaha (nicht den Klavieren) verändert sich mechanisch der Auslösepunkt beim Aktivieren der Silent-Funktion, so daß im Akustik-Betrieb keine Beeinträchtigungen existieren. Allerdings müßte dann ja ein Unterschied im Spielgefühl zwischen Akustik- und Silent-Modus bestehen...?

Ich denke, es war gemeint, dass bauartbedingt die Auslösung bei den Silent-Pianos etwas "länger" sein muss und nicht so knapp eingestellt werden kann...
Genau. Wie groß der Unterschied tatsächlich ist (Werbung sagt: minimal, reale Praxis ist teilweise größer als "minimal" ;))

:redface: :ugly: :gruebel: :confused: :nix:

Autsch! Ich glaube, ich habe diese Seite hier benutzt und tatsächlich 0.01 m statt 0.1 m eingetippt. :rofl: :bang:

Mach nix - eine alte physikalische Weisheit sagt: "Faktor 10 ist immer drin!". :D

Viele Grüße
Torsten
 
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