Spelpianist: Akoestische Traditie Samengevoegd met Geautomatiseerde Precisie

Achtergrond

De spelpianist begint als een standaard, of niet-spelende, akoestische piano. Het bevat een toetsenbord, en, wanneer de toetsen aangeslagen worden, slaan vilten hamers op afgestemde metalen snaren om muzikale tonen te creëren. De ingewikkelde verzameling vilten hamers en verbindende onderdelen heet de "piano-actie". De piano-actie kan gemanipuleerd worden met de muzikant's vingers, of, als de piano uitgerust is met een spelsysteem, kan de piano-actie bediend worden door de "spelactie" van de spelpianist zelf.

De traditionele, rol-gebediende spelpianist heeft een pneumatische (luchtgedreven) spelactie die de piano-actie bedient. Geassocieerd met elke pianotoets is een stoker, die een miniatuur blaasbalg lijkt. Naarmate elke stoker pneumatisch instort, wordt de bijbehorende toets ingedrukt om te spelen. De volledige set stokers omvat de spelactie. De spelactie "leest muziek" gecodeerde perforaties in papierrollen te detecteren. Deze detectie wordt gedaan door een systeem van pneumatische buizen en kleppen, en, naarmate de perforaties genoteerd worden, vertelt het pneumatische systeem de stokers wanneer ze moeten instorten. Een elektrische vacuümmotor of pedalen die met de voet opgepompt worden, leveren de pneumatische kracht.

De traditionele rol-spelpianist heeft verschillende nadelen. De spelactie moet tijdens assemblage in de piano gebouwd worden; het kan niet later toegevoegd worden. Ook duwen de pneumatische stokers hun toetsen op één dynamisch niveau alleen, dus de noten van de muziek worden gehoord, maar zonder zachte of luidere variaties.

De moderne spelpianist heeft een spelactie die elektronisch gedreven solenoïden als stokers gebruikt. Een solenoïde is een spoel die als een magneet werkt wanneer door een elektrische stroom getraverseerd. De solenoïden reageren op signalen van een Musical Instrument Digital Interface of MIDI, wat de universele elektronische taal is die wordt gesproken door toetsenborden, muzieksynthesizers, en andere elektronische instrumenten. De MIDI is aanzienlijk meer gesofistikeerd dan het rol-spelsysteem, en speelt zowel de noten als dynamiek op zoals opgenomen door de muzikant. Bibliotheken met opgenomen muziek worden opgeslagen op diskettes of compacte schijven zodat de piano virtueel elk stuk muziek kan spelen. Als uitgerust met geschikte software en elektronica, kan de spelpianist ook opgenomen vocalisten, instrumenten, of een volledig symfonieorkest spelen. Dankzij de gemeenschappelijke MIDI-taal kan het ook gekoppeld worden aan sequencers, drummachines, en synthesizers alsook computers.

Geschiedenis

Toen koning Hendrik VIII van Engeland in 1547 stierf, werden zijn muziekinstrumenten geïnventariseerd, en onder hen was "een instrument dat gaat met een wiel zonder te spelen." Vroege spelpianists waren bekend om te zijn gebouwd door pianobouwer Samuel Bidermann van Augsburg, Duitsland. Hij rustte drie spinets (kleine, staande piano's) uit met gepinde vaten vergelijkbaar met die in muziekdoosjes tijdens zijn leven van 1540 tot 1622.

Interesse in het uitvinden van een zelfspelende piano herleefde in de late 1890s. Verschillende mechanismen werden ontwikkeld en verkocht, maar de papierrollen waren niet uitwisselbaar. Melville Clark, een uitvinder en piano-ontwerper, ontwikkelde een 88-noot, gestandaardiseerde rolformaat voor de spelindustrie, en bouwde zijn Apollo spelpianist naar deze standaard in 1901. In 1908 hadden andere fabricanten zijn standaard overgenomen. De papierrollen werden door duplicerende machines genaamd perforators van een masterrol gebruikt als patroon geslagen. De masterrollen werden moeizaam met de hand geslagen door vakkundige arbeiders direct van bladmuziek. Om deze productieprobleem te vermijden, vond Clark de "merkpiano" in 1912. Zijn merkpiano sloeg de masterroldata terwijl de muzikant een stuk muziek uitvoerde. De merkpiano werd van 1912 tot 1931 gebruikt.

Historische uitvoeringen van artiesten van de dag werden bewaard in live-opnames, en de merkpiano maakte de Roaring Twenties de bloeitijd van de spelpianist tot de populariteit van de grammofoon en radio het overstegen. In 1926, zijn piekverkoopjaar, werden meer dan 10 miljoen pianorollen verkocht. De merkpiano werd in 1931 met pensioen gestuurd, in 1971 hersteld om de uitvoeringen van andere uitstekende artiesten op te nemen, en in 1992 aangewezen als Nationaal Historisch Mechanisch Engineering Landmark. Na all-time lage verkoop in de jaren '50, ervaarden rol-spelpianists een heropleving in de jaren '70, en traditionele spelpianists en papierrollen worden nog steeds geproduceerd en verkocht.

In de jaren '20 begonnen experimenten met elektrische of elektromagnetische apparaten in plaats van het pianoresonantiebord. Elektronische piano's, toetsenborden, en muzieksynthesizers gebruiken elektronische circuits of afgestemde metalen stukken in plaats van snaren om geluid te produceren. Sommige genereren geluiden die zich benaderen die van een conventionele piano, maar ze worden het meest gewaardeerd voor het produceren van effecten die elektronisch gewijzigd zijn van de akoestische pianostem. Elektronische toepassingen begonnen te mergern met de akoestische piano in de jaren '70; akoestische piano's (in tegenstelling tot elektronische piano's) werden uitgerust met diverse componenten zoals digitale cassettedrives of computers om de akoestische piano te laten spelen met elektronische "breinen" en kracht. Verschillende grote fabricanten produceren nu schijfgedreven spelpianists, en systemen en software worden in kits verkocht om akoestische piano's om te zetten tot spelers. Het instrument dat ongebruikt is gebleven sinds basisschool pianoles kan dus omgezet worden tot een entertainmentcentrum. De rest van dit artikel zal zich richten op de fabricage van de schijfgedreven piano.

Grondstoffen

Essenitieel geen grondstoffen worden direct gebruikt in de fabricage van schijfgedreven spelpianists. Fabrikanten leveren specificaties aan leveranciers en kopen vervolgens benodigde onderdelen van hen. Deze onderdelen kunnen fabrieksgeproduceerde akoestische piano's omvatten waarin de spelsystemen geïnstalleerd worden.

Ontwerp

Ingenieurs ontwerpen het spelpianistsysteem en ontwikkelen nieuwe producten. De juridische afdeling van de fabrikant voert tegelijkertijd een grondig octrooizok uit zodat nieuwe benaderingen niet inbreuk maken op bestaande octrooien, en de eigen originele concepten van het bedrijf prompt kunnen worden geoctrooieerd. Prototypes worden met de hand gemonteerd, getest, en geëvalueerd op marktbaarheid en haalbaarheid van constructie. De ingenieurs leveren ontwerpdetails en specificaties voor elk component van het product, inclusief elektrische, elektronische, en mechanische onderdelen; tooling en speciale bewerking of montage; en vereisten voor bediening, installatie, test, onderhoud, en reparatie. Omdat weinig onderdelen on-site gemaakt kunnen worden, kan de zoektocht naar onderdelen of leveranciers in staat zijn om ze te maken wereldwijd zijn.

Software-ingenieurs moeten ook de programmering leveren zodat computerchips noten en data die muzikale expressie vertegenwoordigen kunnen converteren naar elektronische signalen die de solenoïden aansturen. Meer dan 1.000 pagina's computercode kunnen vereist zijn voor deze gecompliceerde communicatie.

Om een breed marktaanbod te bereiken, moet de spelpianist in staat zijn een wijd scala aan muziek te spelen, dus een grote muziekbibliotheek in softwarevorm is ook ontwikkeld en bijgewerkt. De "codes" van traditionele spelpianistrollen vertalen niet gemakkelijk naar de MIDI-taal, maar echte uitvoeringen zijn ideaal geschikt voor het digitale systeem omdat ze interpretatieve elementen overbrengen. Fabrikanten onderhouden hun eigen opnamestudio's en werven naamuitvoerders om hun piano-stijlen te spelen. Muziekredacteurs beoordelen de opgenomen uitvoeringen, corrigeren eventuele fouten of inconsistenties, of wijzigen uitvoeringen in overeenstemming met muzikale partijen, naar gelang. De juridische afdeling beveiligt contracten, vrijwaringen, en licenties voor de muziek en uitvoeringen.

Het Productieproces

Spel-ondermontage

• 1 De spel-ondermontage is de spelactie die bestaat uit 88 solenoïden en stokken die geactiveerd worden door computer om de toetsen te bewegen. Het is gemaakt van bestaande onderdelen die langs een assemblageband samengevoegd worden met een combinatie van handmatige montage en geautomatiseerde processen. De elektronica, inclusief de voeding, controlebox, toetsactiveringsapparaten, en interconnections, worden gecontroleerd door de componenten op een geprint circuitbord. Circuitborden in paneelvorm (meerdere borden van hetzelfde type gemaakt op één groot paneel en gescheiden na plaatsing van componenten) worden gebruikt om geautomatiseerde montage te vergemakkelijken omdat componenten gemakkelijk toegevoegd kunnen worden. Componenten van een enkel type worden in lange rollen geleverd die door een geautomatiseerde sequencer gevoerd worden. De sequencer controleert of elk onderdeel correct is, en organiseert dan een array van onderdelen in de juiste volgorde voor invoeging in het circuitbord. Sommige onderdelen worden gevormd, in vorm gebracht, en in het bord geïnsereerd door een geautomatiseerde dip-inserter die ook de geschiktheid van het onderdeel kan controleren. Andere onderdelen worden met de hand toegevoegd.
• 2 De onderdelen worden gesoldeerd door het circuitbord door een golfsolderingsmachine te laten passeren. Het wast het bord met flux om contaminanten te verwijderen, verwarmt het bord en componenten door infrarood warmte om thermische schok te verminderen als het bord gesoldeerd wordt, en laat dan de onderkant van het bord over een golf van gesmolten solder passeren. De solder stroomt elk component en bordperforatie op door capillaire werking naar de bovenste oppervlakte van het bord. Het koelt en verhardt, de componenten op hun plaats fixerend.
• 3 De afgeronde circuitborden worden in controleboxen geïnstalleerd en getest als een kwaliteitsverzekeringsstap. Software wordt geladen en de controleboxen worden geactiveerd over een twee-daagse testperiode, of "brand-in" proces, dat de daadwerkelijke werking van het spelsysteem simuleert. Eventuele fouten tijdens die tijd worden gedetecteerd en gecorrigeerd.
• 4 Op een ander deel van de spel-ondermontagelijntjes worden de solenoïden en stokken gemaakt en op een rail of support geïnstalleerd. Magneetdraad wordt door machine op de solenoïdebases gewikkeld en op zijn plaats verzegeld. Draadverbindingen worden ook aan elke solenoïde bevestigd, en de stokmontages worden met solenoïden gepaard. De solenoïden en stokken worden op aluminium rails gemonteerd. Afhankelijk van de fabrikant, variëren de solenoïde/stokken in configuratie, en de rail kan één stuk of verschillende secties zijn. Railmontagebeugels zullen later gebruikt worden om de solenoïden onder het pianotoetsenbord te monteren. Een vergelijkbare montage wordt gemaakt om de pianopedalen te activeren.

Opname-strip

• 5 De spelpianist kan ook muziek opnemen die op de piano gespeeld wordt als een opnamestrip geïnstalleerd is; dit stelt studenten of uitvoerders in staat hun werk af te spelen en helpt componisten bij het creëren en herzien van hun composities. De opnamestrip bestaat uit een montagerail en kleine elektronische filmswitches die in plastic behuist zijn. Er is één schakelaar of vinger per toets; en de opnamestrip is gevoelig voor de toets of toetsen die aangeslagen worden, de duur dat ze ingedrukt worden, en de snelheid of intensiteit (zacht of luid) per toetsaanslag. De opnamestrip is elektronisch gekoppeld aan de computer van de piano, waar signalen verwerkt worden tot MIDI-berichten. Deze data kan opgeslagen worden door analoge media zoals een cassette speler of VCR, of gericht naar een diskettestation. Het kan afgespeeld worden door de piano of ander MIDI-compatibel instrument.

Schijfspeler

• 6 De schijfspeler en andere apparaten worden verbonden met de spelpianist via de controlebox. Het kan een diskettestation, compact disc (CD) speler, of beide zijn; spelpianists kunnen ook aan VCR's gekoppeld worden in combinatie met televisies of computermonitoren zodat songteksten gesynchroniseerd kunnen worden voor zing-alongs of andere geprogrammeerde entertainment. Meeste fabrikanten kopen deze componenten en afstandsbedieningen voor ze van buitenlandse leveranciers.

Begeleiding en Luidsprekers

• 7 Als een andere toegevoegde functie kan de piano meespelen met allerlei opgenomen begeleidingen inclusief vocals, andere individuele instrumenten, of een orkest. De "geluidsdozen" voor deze toevoegingen zijn elektronische luidsprekers die als accessoires aan de piano geleverd kunnen worden en die door leveranciers worden meegeleverd. Software wordt toegevoegd om de andere geluiden via het MIDI-systeem te leveren.

Piano-installatie

• 8 Op een andere assemblagelijn worden de spel-ondermontage en opnamestrip in een piano geïnstalleerd. De piano's worden geleverd door de fabrikant's eigen pianodivisie of een buitenleverancier. Een sleuf wordt in het hout onder het pianotoetsenbord gesneden, maar de structurele integriteit van de piano wordt niet beïnvloed. De solenoïde rail of set rails wordt onder de piano gemonteerd zodat de stokken onder de staarten van de toetsen zijn. De opnamestrip wordt op gelijke wijze geïnstalleerd. De solenoïde koppelingen met de pedalen worden ook verbonden, de controlebox wordt onder het toetsenbord gemonteerd, en de voeding wordt aan de onderkant van de piano gemonteerd. De piano-actie moet op dit moment aangepast worden. De toetsen rusten op viltpolsters die comprimeren met gebruik, dus de piano's worden geprogrammeerd om 's nachts te spelen in een ander brand-in proces. Na een 12-uurs "concert" heeft het vilt gecomprimeerd. Dan worden de componenten gecontroleerd om te zien of ze goed hebben gewerkt, en de piano-actie wordt aangepast om de viltcompressie te passen. De piano's worden verpakt en verzonden wanneer de installatie compleet is.

Kit-montage

• 9 Sommige fabrikanten leveren hun schijfgedreven systemen in kits die gebruikt kunnen worden om standaard piano's om te zetten tot spelers. Naarmate de afgeronde ondermontages, controleboxen en voedingen, en opnamestrips van de assemblagelijnen komen, worden ze verpakt en opgeslagen. Kits worden dan verpakt met deze eenheden alsook schijfspelers en accessoires. De kits worden naar installateurs verzonden die speciaal getraind zijn om het specifieke systeem van de fabrikant te installeren. Installatie duurt typisch tot twee dagen, inclusief een overnight brand-in sessie waarna de piano-actie aangepast en componentwerkingen gecontroleerd worden zoals in de fabriek.

Kwaliteitscontrole

Kwaliteitscontrole is essentieel in elke productiestap. Naarmate onderdelen van leveranciers over de hele wereld ontvangen worden, worden ze gecontroleerd op naleving met specificaties en andere ingenieursvereisten. Langs de spel-ondermontagelijntjes voeren werkers kwaliteitscontroles uit als onderdeel van hun verantwoordelijkheid. Bijvoorbeeld, naarmate circuitborden uit de golfsolderingsmachine komen, inspecteert de operator het bord om te zien of onderdelen gesoldeerd zijn, geen overbruggen van solder van één component naar een ander heeft plaatsgevonden, en het bord zelf niet vervormd of gekraakt is. De operator monitort ook de machine voor temperatuur van de solder en algehele werking van de machine. Elektronische montages moeten ook voldoen aan de vereisten van Underwriters' Laboratories (UL). UL vertegenwoordigers bezoeken de fabrikanten frequent en willekeurig om te controleren op naleving met hun materialen, operaties, en veiligheidscodes. Andere kwaliteitscontroles, zoals de brand-ins van controleboxen en piano-acties, zijn geïntegreerd in het productieproces, zoals beschreven.

De Toekomst

Akoestische piano's zijn instrumenten lang-geprezen door luisteraars, en hun toekomst is gewaarborgd door de schijfgedreven spelpianist die de geluiden en entertainmentvoordelen biedt zonder de luisteraar te vereisen een virtuoso te worden. Schijfgedreven spelpianists hebben substantiële verhogingen in pianoverkoop geïnitieerd, en worden gezien als de groeisector van de industrie. In de toekomst van de schijfgedreven spelpianist streven fabrikanten ernaar uitvoeringnuances te reproduceren. Voortgaande merging van technologieën lijkt ook waarschijnlijk als professionele opnamestudio's gebruikt worden om muziek in te voeren en als methoden gevonden worden om de spelpianist te koppelen aan andere elektronische media.