Klavierspieler

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Hintergrund

Das Spielerklavier beginnt als ein normales oder akustisches Nicht-Spielerklavier. Es enthält eine Tastatur, und wenn die Tasten angeschlagen werden, schlagen Filzhämmer auf gestimmte Metallsaiten, um musikalische Töne zu erzeugen. Die komplizierte Sammlung von Filzhämmern und Verbindungsteilen wird als "Klaviermechanik" bezeichnet. Die Klaviermechanik kann mit den Fingern des Musikers manipuliert werden, oder, wenn das Klavier mit einem Spielersystem ausgestattet ist, kann die Klaviermechanik durch die "Spielerbewegung" des Spielerklaviers selbst bedient werden.

Das traditionelle, rollenbetriebene Spielerklavier hat eine pneumatische (luftbetriebene) Spielermechanik, die die Klaviermechanik betätigt. Jeder Klaviertaste ist ein Schlagstück zugeordnet, das einem Miniaturbalg ähnelt. Da jeder Schlagbolzen pneumatisch zusammengedrückt wird, wird seine entsprechende Taste zum Spielen gedrückt. Der komplette Satz von Stürmern umfasst die Spieleraktion. Die Spieleraktion "liest Musik", indem sie codierte Perforationen in Papierrollen erkennt. Diese Erkennung erfolgt durch ein System aus pneumatischen Schläuchen und Ventilen, und wenn die Perforationen festgestellt werden, teilt das pneumatische System den Schlägern mit, wann sie zusammenklappen sollen. Ein elektrischer Vakuummotor oder per Fuß gepumpte Pedale liefern die pneumatische Kraft.

Das traditionelle Klavier mit Rollenspieler hat mehrere Nachteile. Die Spieleraktion muss beim Zusammenbau in das Klavier eingebaut werden; es kann nicht später hinzugefügt werden. Außerdem drücken die pneumatischen Schläger ihre Tasten nur auf einer dynamischen Ebene, sodass die Noten der Musik gehört werden, jedoch ohne leise oder laute Variationen.

Das moderne Spielerklavier hat eine Spieleraktion, die elektronisch angetriebene Solenoide als Schläger verwendet. Ein Solenoid ist eine röhrenförmige Spule, die wie ein Magnet wirkt, wenn sie von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Die Magnetspulen reagieren auf Signale von einem Musikinstrument-Digitalinterface oder MIDI, der universellen elektronischen Sprache, die von Tastaturen, Musiksynthesizern und anderen elektronischen Instrumenten gesprochen wird. Das MIDI ist wesentlich ausgefeilter als das Roll-Player-System und spielt sowohl die Noten als auch die Dynamik, wie sie vom Musiker aufgenommen wurden. Bibliotheken mit aufgenommener Musik werden auf Disketten oder CDs gespeichert, sodass das Klavier praktisch jedes Musikstück abspielen kann. Mit entsprechender Software und Elektronik ausgestattet, kann das Player Piano auch aufgenommene Sänger, Instrumente oder ein komplettes Sinfonieorchester spielen. Dank der gemeinsamen MIDI-Sprache kann es auch mit Sequenzern, Drum-Machines und Synthesizern sowie Computern verbunden werden.

Verlauf

Als König Heinrich VIII. von England 1547 starb, wurden seine Musikinstrumente inventarisiert und darunter war "ein Instrument, das mit einem Rad geht, ohne darauf zu spielen". Frühe Spielerklaviere wurden bekanntermaßen von dem Augsburger Klavierbauer Samuel Bidermann gebaut. Zu seinen Lebzeiten von 1540 bis 1622 stattete er drei Spinette (kleine, aufrecht stehende Klaviere) mit gestifteten Federhäusern ähnlich denen von Spieluhren aus.

Das Interesse an der Erfindung eines selbstspielenden Klaviers kam Ende der 1890er Jahre wieder auf. Es wurden verschiedene Mechanismen entwickelt und verkauft, aber die Papierrollen waren nicht austauschbar. Melville Clark, ein Erfinder und Klavierdesigner, entwickelte eine standardisierte Rollengröße mit 88 Tönen für die Player-Industrie und baute 1901 sein Apollo-Piano nach diesem Standard. Bis 1908 hatten andere Hersteller seinen Standard übernommen. Die Papierrollen wurden durch Dupliziermaschinen, Perforatoren genannt, aus einer als Muster verwendeten Masterrolle gestanzt. Die Meisterrollen wurden in mühsamer Handarbeit von Facharbeitern direkt aus den Notenblättern gestanzt. Um diese Produktionsschwierigkeiten zu vermeiden, erfand Clark 1912 das "Markierklavier". Sein Markierklavier stanzte die Masterrollendaten, während der Musiker ein Musikstück vortrug. Das Markierklavier wurde von 1912 bis 1931 verwendet.

Historische Aufführungen der damaligen Künstler wurden in Live-Aufnahmen festgehalten, und das Markierklavier machte die Goldenen Zwanziger zur Blütezeit des Player Pianos, bis die Popularität des Phonographen und des Radios sie übertraf. Im Spitzenverkaufsjahr 1926 wurden über 10 Millionen Notenrollen verkauft. Das Markierklavier wurde 1931 ausgemustert, 1971 restauriert, um die Leistungen anderer herausragender Künstler aufzuzeichnen, und 1992 zum National Historic Mechanical Engineering Landmark ernannt 1970er Jahre, und traditionelle Player Pianos und Papierrollen werden immer noch hergestellt und verkauft.

In den 1920er Jahren begannen Experimente mit elektrischen oder elektromagnetischen Geräten anstelle des Klavierresonanzbodens. Elektronische Klaviere, Keyboards und Musiksynthesizer verwenden elektronische Schaltkreise oder gestimmte Metallstücke anstelle von Saiten, um Klang zu erzeugen. Einige erzeugen Klänge, die denen eines herkömmlichen Klaviers nahekommen, aber sie werden am meisten geschätzt, um Effekte zu erzeugen, die von der akustischen Klavierstimme elektronisch verändert werden. In den 1970er Jahren begannen elektronische Anwendungen mit dem akustischen Klavier zu verschmelzen; akustische Klaviere (im Gegensatz zu elektronischen Klavieren) wurden mit verschiedenen Komponenten wie digitalen Kassettenlaufwerken oder Computern ausgestattet, um das Spielen des akustischen Klaviers mit elektronischem "Gehirn" und Energie zu ermöglichen. Mehrere große Hersteller produzieren jetzt scheibenbetriebene Player-Pianos, und Systeme und Software werden in Kits verkauft, um akustische Pianos in Player umzuwandeln. Das seit dem Klavierunterricht in der Grundschule stillgelegte Instrument kann so zu einem Unterhaltungszentrum umgebaut werden. Der Rest dieses Artikels konzentriert sich auf die Herstellung des plattenbetriebenen Klaviers.

Rohstoffe

Bei der Herstellung von scheibenbetriebenen Spielerklavieren werden im Wesentlichen keine Rohstoffe direkt verwendet. Die Hersteller stellen den Anbietern Spezifikationen zur Verfügung und kaufen dann die erforderlichen Teile von ihnen. Diese Teile können fabrikgefertigte akustische Klaviere umfassen, in denen die Abspielsysteme installiert sind.

Design

Ingenieure konstruieren das Player-Piano-System und entwickeln neue Produkte. Die Rechtsabteilung des Herstellers führt derweil eine gründliche Patentrecherche durch, damit neue Ansätze keine bestehenden Patente verletzen und eigene Konzepte zeitnah patentiert werden können. Prototypen werden von Hand zusammengebaut, getestet und auf Marktfähigkeit und Machbarkeit bewertet. Die Ingenieure liefern Konstruktionsdetails und Spezifikationen für jede Komponente des Produkts, einschließlich elektrischer, elektronischer und mechanischer Teile; Werkzeug- und Sonderbearbeitung oder Montage; und Anforderungen an Betrieb, Installation, Prüfung, Wartung und Reparatur. Da nur wenige Teile vor Ort hergestellt werden können, kann die Suche nach Teilen oder Lieferanten, die diese herstellen können, weltweit erfolgen.

Softwareingenieure müssen auch die Programmierung bereitstellen, damit Computerchips Noten und Daten, die musikalische Ausdrücke darstellen, in elektronische Signale umwandeln können, die die Magnetspulen antreiben. Für diese komplizierte Kommunikation können mehr als 1.000 Seiten Computercode erforderlich sein.

Um einen breiten Markt anzusprechen, muss das Player Piano in der Lage sein, eine breite Palette von Musik zu spielen, daher wurde auch eine große Musikbibliothek in Softwareform entwickelt und aktualisiert. Die "Codes" traditioneller Klavierrollen lassen sich nicht leicht in die MIDI-Sprache übersetzen, aber tatsächliche Aufführungen sind ideal für das digitale System geeignet, da sie interpretative Elemente vermitteln. Die Hersteller unterhalten ihre eigenen Aufnahmestudios und rekrutieren Namenskünstler, um ihre Klavierstile zu spielen. Musikredakteure überprüfen die aufgezeichneten Darbietungen, korrigieren etwaige Fehler oder Inkonsistenzen oder modifizieren die Darbietungen in Übereinstimmung mit den Musiknoten, falls erforderlich. Das Rechtspersonal sichert Verträge, Veröffentlichungen und Lizenzen für die Musik und die Aufführungen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Spieler-Unterbaugruppe

• 1 Die Spielerunterbaugruppe ist die Spieleraktion, die aus 88 Magnetspulen und Kolben besteht, die computeraktiviert werden, um die Tasten zu bewegen. Es besteht aus bereits vorhandenen Teilen, die entlang einer Montagelinie durch eine Kombination aus Handmontage und automatisierten Prozessen zusammengefügt werden. Die Elektronik, einschließlich Stromversorgung, Steuerkasten, Tastenaktivierungsgeräte und Verbindungen, wird von den Komponenten auf einer Leiterplatte gesteuert. Leiterplatten in Panelform (mehrere gleichartige Leiterplatten auf einem großen Panel hergestellt und nach dem Einsetzen der Komponenten getrennt) dienen der automatisierten Bestückung, da Komponenten einfach hinzugefügt werden können. Komponenten einer einzigen Art werden in langen Rollen geliefert, die durch einen automatischen Sequenzer geführt werden. Der Sequenzer überprüft, ob jedes Teil korrekt ist, und ordnet dann eine Reihe von Teilen in der richtigen Reihenfolge zum Einsetzen in die Leiterplatte an. Einige Teile werden von einem automatischen Taucheinsetzer geformt, geformt und in die Platine eingefügt, der auch die Eignung des Teils überprüfen kann. Andere Teile werden von Hand hinzugefügt.
• 2 Die Teile werden festgelötet, indem die Leiterplatte durch eine Wellenlötmaschine geführt wird. Es wäscht die Platine mit Flussmittel, um Verunreinigungen zu entfernen, erhitzt die Platine und die Komponenten durch Infrarotwärme, um den Temperaturschock beim Löten der Platine zu reduzieren, und leitet dann die Unterseite der Platine über eine Welle geschmolzenen Lots. Das Lot fließt durch Kapillarwirkung durch jede Komponente und jede Platinenperforation zur oberen Oberfläche der Platine. Es kühlt und härtet aus und fixiert die Komponenten.
• 3 Die fertigen Leiterplatten werden in Schaltkästen verbaut und zur Qualitätssicherung geprüft. Die Software wird geladen und die Kontrollboxen werden über einen zweitägigen Testzeitraum oder "Burn-In"-Prozess aktiviert, der die tatsächliche Funktionsweise des Player-Systems simuliert. Alle Fehler während dieser Zeit werden erkannt und korrigiert.
• 4 In einem anderen Teil der Spieler-Untermontagelinie werden die Magnetspulen und Kolben hergestellt und auf einer Schiene oder einem Träger installiert. Magnetdraht wird maschinell auf die Magnetsockel gewickelt und an Ort und Stelle versiegelt. An jedem Solenoid sind auch Drahtverbindungen angebracht, und die Kolbenbaugruppen sind mit Solenoiden gepaart. Die Magnetspulen und Stößel sind auf Aluminiumschienen montiert. Je nach Hersteller variieren die Magnetspulen/Kolben in der Konfiguration und die Schiene kann einteilig oder mehrteilig sein. Schienenmontagehalterungen werden später verwendet, um die Magnetspulen unter der Klaviertastatur zu montieren. Eine ähnliche Baugruppe wird hergestellt, um die Klavierpedale zu aktivieren.

Aufnahmestreifen

• 5 Das Player Piano kann auch auf dem Piano gespielte Musik aufnehmen, wenn ein Aufnahmestreifen installiert ist; Dies ermöglicht Schülern oder Interpreten, ihre Werke abzuspielen, und hilft Komponisten bei der Erstellung und Überarbeitung ihrer Kompositionen. Der Aufnahmestreifen besteht aus einer Tragschiene und winzigen elektronischen Filmschaltern, die in Kunststoff ummantelt sind. Es gibt einen Schalter oder Finger pro Taste; und der Aufnahmestreifen reagiert empfindlich auf die angeschlagene(n) Taste(n), die Dauer des Drückens und die Geschwindigkeit oder Intensität (leise oder laut) pro Tastenanschlag. Der Aufnahmestreifen ist elektronisch mit dem Computer des Klaviers verbunden, wo die Signale in MIDI-Meldungen verarbeitet werden. Diese Daten können auf analogen Medien wie einem Kassettenspieler oder VCR gespeichert oder auf ein Diskettenlaufwerk geleitet werden. Es kann vom Klavier oder einem anderen MIDI-kompatiblen Instrument wiedergegeben werden.

Disc-Player

• 6 Der Disc-Player und andere Geräte werden über die Steuerbox mit dem Player Piano verbunden. Es kann ein Diskettenlaufwerk, ein CD-Player oder beides sein; Player-Pianos können in Kombination mit Fernsehern oder Computermonitoren auch an Videorekorder angeschlossen werden, sodass Texte für Mitsingen oder andere programmierte Unterhaltung synchronisiert werden können. Die meisten Hersteller beziehen diese Komponenten und Fernbedienungen dafür von externen Lieferanten.

Begleitung und Sprecher

• 7 Als weiteres zusätzliches Feature kann das Klavier zu allen Arten von aufgenommenen Begleitungen, einschließlich Gesang, anderen einzelnen Instrumenten oder einem Orchester, mitspielen. Die "Soundboxen" für diese Ergänzungen sind elektronische Lautsprecher, die als Zubehör zum Klavier geliefert werden können und von Händlern geliefert werden. Software wird hinzugefügt, um die anderen Sounds über das MIDI-System bereitzustellen.

Klavierinstallation

• 8 Auf einer anderen Montagelinie werden die Player-Unterbaugruppe und der Aufnahmestreifen in ein Klavier eingebaut. Die Klaviere werden von der herstellereigenen Klavierabteilung oder einem Fremdanbieter geliefert. Unter der Klaviertastatur ist ein Schlitz in das Holz geschnitten, aber die strukturelle Integrität des Klaviers wird nicht beeinträchtigt. Die Magnetschiene oder der Schienensatz wird unter dem Klavier montiert, so dass sich die Stößel unter den Enden der Tasten befinden. Der Aufnahmestreifen wird ähnlich installiert. Die Magnetverbindungen mit den Pedalen sind ebenfalls verbunden, die Kontrollbox ist unter der Tastatur montiert und das Netzteil ist an der Unterseite des Klaviers montiert. An dieser Stelle muss die Klaviermechanik eingestellt werden. Die Tasten ruhen auf Filzpads, die sich bei Gebrauch zusammendrücken, sodass die Klaviere so programmiert sind, dass sie über Nacht in einem weiteren Einbrennprozess spielen. Nach einem 12-stündigen „Konzert“ hat sich der Filz komprimiert. Anschließend werden die Bauteile auf Funktionsfähigkeit geprüft und die Klaviermechanik auf die Filzkompression eingestellt. Die Klaviere werden verpackt und versendet, wenn die Installation abgeschlossen ist.

Bausatzmontage

• 9 Einige Hersteller bieten ihre Disc-gesteuerten Systeme in Bausätzen an, die verwendet werden können, um Standardklaviere für Spieler nachzurüsten. Wenn die fertigen Baugruppen, Schaltkästen und Netzteile sowie Aufnahmestreifen die Montagebänder verlassen, werden sie verpackt und gelagert. Kits werden dann mit diesen Einheiten sowie Disc-Playern und Zubehör verpackt. Die Kits werden an Installateure versandt, die speziell für die Installation des jeweiligen Herstellersystems geschult wurden. Die Installation dauert normalerweise bis zu zwei Tage, einschließlich einer Einbrennsitzung über Nacht, nach der die Klaviermechanik eingestellt und die Funktion der Komponenten im Werk überprüft wird.

Qualitätskontrolle

Qualitätskontrolle ist in jedem Produktionsschritt unerlässlich. Wenn Teile von Lieferanten auf der ganzen Welt eingehen, werden sie auf Übereinstimmung mit Spezifikationen und anderen technischen Anforderungen überprüft. Entlang der Player-Untermontagelinie führen Arbeiter im Rahmen ihrer Verantwortung Qualitätsprüfungen durch. Wenn beispielsweise Leiterplatten aus der Wellenlötmaschine herauskommen, überprüft der Bediener die Leiterplatte, um zu sehen, ob die Teile festgelötet sind, keine Lötbrücken von einer Komponente zur anderen aufgetreten sind und die Leiterplatte selbst nicht verzogen oder gerissen ist. Der Bediener überwacht auch die Maschine hinsichtlich der Temperatur des Lötmittels und des Gesamtbetriebs der Maschine. Elektronische Baugruppen müssen außerdem die Anforderungen der Underwriters' Laboratories (UL) erfüllen. UL-Vertreter besuchen die Hersteller regelmäßig und stichprobenartig, um die Einhaltung ihrer Materialien, Betriebsabläufe und Sicherheitsvorschriften zu überprüfen. Weitere Qualitätsprüfungen, wie das Einbrennen von Schaltkästen und Klaviermechaniken, werden wie beschrieben in den Herstellungsprozess integriert.

Die Zukunft

Akustische Klaviere sind Instrumente, die bei den Hörern seit langem beliebt sind, und ihre Zukunft wird durch das scheibenbetriebene Player-Piano gesichert, das die Klänge und Unterhaltungsvorteile bietet, ohne dass der Hörer ein Virtuose werden muss. CD-Spielerklaviere haben den Absatz von Klavieren erheblich gesteigert und gelten als Wachstumssektor der Branche. In der Zukunft des CD-Player-Pianos streben die Hersteller danach, Spielnuancen zu reproduzieren. Eine weitere Verschmelzung von Technologien scheint auch wahrscheinlich, da professionelle Aufnahmestudios für die Eingabe von Musik verwendet werden und Methoden gefunden werden, um das Player Piano mit anderen elektronischen Medien zu verbinden.