TECHNOLOGIEN

Die Physis-Technologie, ein Projekt zur Revolutionierung des liturgischen Orgelmarktes, zeigt, dass es an der Zeit ist, sich vom alten Paradigma der PCM-Klangerzeugung zu lösen. Eine gesampelte Note wird immer unnatürlich klingen, egal, wie viele Tricks man anwendet, um sie wie eine echte Orgel klingen zu lassen. Die Physis-Technologie hingegen berechnet die Aerodynamik eines Rohrblattes, einer Flöte oder einer Bordunpfeife in Echtzeit. Das Ergebnis ist eine lebende Orgel, die sich im Laufe der Zeit verändert und die der Orgel, die Ihnen am besten gefällt, ähneln oder neue Klänge annehmen kann.

Versuchen wir, das Konzept anhand einiger Beispiele zu erklären: Was wäre, wenn ein GPS-Navigator wirklich jede mögliche Route kennen müsste, anstatt sie in Echtzeit für Sie zu berechnen? Was würde passieren, wenn wir den Untergang der Titanic live filmen müssten, anstatt ihn zu berechnen und die Szene in Computergrafiken umzusetzen? Was würden wir tun, wenn wir keine physikalischen Modelle unseres Planeten hätten, um Wettervorhersagen zu berechnen? Die Physis-Technologie ist die Antwort auf all diese Fragen. Die Physis-Technologie ist unsere Umsetzung der “physikalischen Modellierung” auf Orgelpfeifen, und sie ist etwas, was noch nie zuvor versucht wurde.

Physis ist die Krönung jahrelanger Forschung und technologischer Entwicklung.

Technische Einzelheiten

Eine Orgelpfeife kann als mechanischer Multimode-Resonator in einem Wellenleiter betrachtet werden. Der einströmende Luftstrom regt die Orgelpfeife an, die nach einer variablen Einschwingzeit zu schwingen beginnt und in das Regime eintritt. Der obere Teil der Bohrung bestimmt, welche spektralen Komponenten herausgefiltert werden, so dass er mit einem Filter verglichen werden kann, während das untere Ende regressiven Wellen ausgesetzt ist, die sich mit einem nichtlinearen Gesetz zum Stimulus addieren. Dieser gesamte Mechanismus führt zu einer Rückkopplung: Dadurch ist das System stark von kleinen Zufallsschwankungen abhängig und erzeugt von Zeit zu Zeit merkliche Klangunterschiede, wie bei einer Pfeifenorgel. Der Algorithmus berücksichtigt alle physikalischen und mechanischen Parameter der Pfeife, einschließlich der Form der Pfeife und des Kopfes, des Materials, des auftreffenden Drucks, usw. Dies bringt zahlreiche Vorteile mit sich, darunter: – ein realistischerer “Ensemble”-Effekt, da die Zungen alle gemeinsam klingen und resonieren und demselben Luftstrom ausgesetzt sind; – variable An- und Ausklingzeit; – realistische Erzeugung von Obertönen (keine Artefakte durch die Frequenzverschiebung eines Samples); – keine Splitpunkte zwischen Samples (da es keine Samples gibt). Zu beachten ist auch, dass sich der auf eine einzelne Zunge einwirkende Luftstrom ändert, je nachdem, wie viele Register gleichzeitig spielen, wie bei einer echten Orgel, deren Blasebalg einen nahezu konstanten Druck erzeugt. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist ein schneller und komplexer Notenanschlag. Wenn wir eine Taste drücken, beginnt die Luft nach einer gewissen Einschwingzeit zu schwingen. Wenn wir der Luftsäule nicht genügend Zeit lassen, um seine Schwingungen zu beenden, ändern sich beim zweiten Tastendruck die Anschlagszeit und der resultierende Klang wird reicher als beim ersten Mal. Ein gesampelter Klang hingegen würde sich unverändert wiederholen.

Digitale Signalverarbeitung

Physis-Orgeln verwenden bis zu acht leistungsstarke DSPs in einem hochwertigen Holzgehäuse, die ausschließlich der Klangerzeugung dienen. Die verwendeten DSPs gehören zur SHARC-Familie und verfügen über Betriebsfrequenzen von Hunderten von MHz sowie über Leistungen, die mit denen eines Personal Computer-Prozessors vergleichbar sind oder diese sogar übertreffen (in der Größenordnung von GFLPOS, d. h. Milliarden von Fließkommaberechnungen pro Sekunde). Sie werden verwendet, um die Aerodynamik der Pfeifen in Echtzeit nach komplexen mathematischen Modellen zu berechnen. Der Nachhall ist ein weiterer wichtiger Schritt in der Klangerzeugung und erfordert die Kenntnis der Umgebungsparameter der Zungen, des Raums und der Anordnung der Somiers, die für jede Stimme individuell verändert werden können. Schließlich wird der Klang auf die geeignetste Weise an die 20 externen Ausgänge gesendet. Das Gegenstück zu diesen High-End-DSPs sind Mikroprozessoren und Mikrocontroller, die alle “Verwaltungsfunktionen” übernehmen: ARM-Prozessoren können zahlreiche Leitungen und Ein-/Ausgabegeräte verwalten, darunter Bildschirme, Speicher und USB-Geräte.