Klank uit wiskundige formule

Bron: Reformatorisch Dagblad, 18-03-2008 (W.J. Eradus)

De jongste telg van de Italiaanse orgelbouwer Viscount draagt de veelzeggende naam Unico, uniek; enig in zijn soort dus. Voor een elektronisch instrument als dit moet dat niet al te letterlijk worden opgevat. De bespeler van de Unico heeft de keus: achter het klavier van deze Viscount gaan, om maar wat te noemen, Bolsward, Parijs en Rome schuil.

Na tien jaar research met een team van veertig mensen en een investering van 5 miljoen euro, presenteerde de Italiaanse orgelfabrikant Viscount op de Frankfurter Musikmesse een revolutionair drieklaviers orgel waarvan de klank volledig met wiskundige formules is opgebouwd.

Klanken creëren in plaats van ze te reproduceren, daar gaat het ons om. Met sampling maak je alleen maar starre geluidsplaatjes van de pijporgelklank. Dank zij Physis, onze nieuwe technologie, bouwen we de echte pijporgelklank vanaf de basis op. Ieder pijporgel kunnen we nu digitaal kloneren en in een usb-stick opslaan, aldus Franco Lucci, productmanager van Viscount, vorige week op de jaarlijkse Frankfurter Musikmesse bij de introductie van de Unico.

De klank van deze drieklaviers van Viscount komt tot stand met wat de bouwers noemen: physical modeling technologie. Lucci: We gingen eind vorige eeuw met een kleine groep gekwalificeerde ingenieurs de wiskundige concepten voor klankopwekking bestuderen. Ons uitgangspunt was het fysische model van de orgelpijp en ons doel: het ontwikkelen van een nieuwe generatie van klankopwekking. Na drie jaar hadden we voldoende inzicht om de benodigde basisformules voor het opwekken van klanken te vertalen naar software voor microprocessors. Voor de eerste keer in de orgelgeschiedenis maakten we orgelklanken die volledig met wiskundige formules werden opgebouwd.
Viscount was ervan overtuigd dat Physis -hun naam voor deze fysisch-wiskundige methode- de opvolger van de sampling zou worden. De Unico is een verderontwikkeling van de CM100 Sound Expander, die in 2005 is geïntroduceerd. De techniek achter deze uitbreidingsset was ook gebaseerd op een fysisch rekenmodel, zij het in een meer beperkte vorm.

Meerwaarde
Unico heeft genoeg grensverleggende mogelijkheden in zich om het begin te kunnen worden van een nieuwe generatie elektronische orgels. Maar toverformules en toptechnologie alleen zijn daarvoor niet genoeg. Het nieuwe concept moet ook muzikale meerwaarde bieden. Kunnen de nieuwe klankcreaties organisten bekoren? Maakt het inspirerende muzikale emoties los? Of is het weer dat typische gesynthetiseerde geluid, waarvan je toch weer luistermoe wordt?

Stefano Gayana, huisorganist van Viscount, speelde in Frankfurt met verve een aantal Bachwerken en die klinken zeker niet onverdienstelijk op dit nieuwe orgel. Maar in de akoestiek van een beklemmend kleine luistercabine valt niet meer dan een globale impressie te geven van de orgelklank.

Daarbij komt dat volgens Lucci het instrument onder hoge tijdsdruk één dag voor transport naar de beurs technisch klaar was. De intonatie was nog niet goed uitgekristalliseerd. Toch zijn de weke klanken van de verschillende fluiten zonder meer fraai te noemen. Ook tongwerken als Trompet, Dulciaan en Bazuin klinken overtuigend. De plenumklank van dit barok geïntoneerde orgel is nog wat kaal, maar gezien de grote flexibiliteit van Physis zeker voor verbetering vatbaar.

Rekenkracht
Behalve de klankvorming vernieuwden de Viscountingenieurs ook de techniek grondig. Volgens de laatste stand van de digitale technologie ontwierpen ze een uitbreidbaar systeem, dat nu dertien microprocessors bevat, met een gezamenlijke rekencapaciteit van meer dan 12 miljard berekeningen per seconde. Die rekenkracht is ook wel nodig omdat de klank van iedere sprekende pijp continu moet worden doorgerekend.

Opvallend is hun keus voor het Linuxbesturingssysteem, dat beter bekend is als het stabiele alternatief voor Windows van Microsoft. Dit geeft veel voordelen, zegt Lucci. Behalve een enorme flexibiliteit biedt dit standaardbesturingssysteem dezelfde communicatiemogelijkheden als een computer. Het orgel heeft bijvoorbeeld usb-aansluitingen, waarmee je de informatie van een compleet instrument met behulp van een usb-stick snel kunt downloaden.

Het orgel is ook voorzien van een internetaansluiting. De fabrikant of distributeur kan daarmee op afstand, al is het aan de andere kant van de planeet, updates van software of nieuwe klankconcepten downloaden, aldus Lucci. We verwachten ook veel van de mogelijkheid om op afstand bij klanten problemen op te lossen.

Kloon
Viscount had altijd de ambitie het pijporgel volledig te kunnen nabootsen. Deze droom wordt volgens de fabrikant nu werkelijkheid. Gebruikers zullen we de mogelijkheid bieden om met een druk op de knop om te kunnen schakelen van een digitale kloon van het orgel van de Royal Chapel in Versailles naar een kopie van het orgel van de Sint-Pieter in Rome. Lucci, met overtuiging: 'Een kloon is meer dan een goed klinkend instrument, het is het resultaat van een nauwgezet onderzoek naar de perfecte kopie van ieder afzonderlijk detail inclusief alle natuurlijke oneffenheden van het origineel.'

Physistechnologie
Physis is een Grieks filosofisch begrip dat meestal wordt vertaald als natuur en verwijst naar datgene dat op eigen kracht en zonder ons toedoen opkomt, bestaat en vergaat. Viscount gebruikt de eerste Griekse letter -fi- van dit woord als symbool om de natuurlijke, fysische oorsprong van zijn nieuwe klanktechnologie te accentueren.

De wetenschappelijke aanduiding hiervoor is physical modeling. Dat is een manier van toonvorming die gebaseerd is op de fysische eigenschappen van het na te bootsen muziekinstrument. Wat de orgelpijp betreft gaat het dan om dingen als de vorm van de pijp, de winddruk en de intonatie.

Deze fysische eigenschappen worden vertaald in een rekenmodel. Op deze manier wordt de klank niet louter gereproduceerd, zoals bij de samplingmethode, maar continu doorgerekend. Het klankkarakter wordt bepaald door een klein aantal parameters die in rekenprocedures worden ingevuld.

Zowel de klankkleur als de -dynamiek van orgelregisters kunnen met deze nieuwe benadering goed worden nagebootst. De trillingen die door de luchtstroom tussen de labia (lippen) worden opgewekt, verplaatsen zich met een bepaalde snelheid door de orgelpijp en worden aan het eind teruggekaatst. Daardoor ontstaat een golfpatroon met buiken en knopen. Dit soort elementaire fysische wetmatigheden laten zich met succes vertalen in wiskundige berekeningen.

‹ Terug