Pianoteq

Modelli fisici? Sì, grazie! Siamo alla svolta, all’inizio di una nuova era della musica digitale, siamo al momento in cui le lunghe fasi della sperimentazione in laboratorio cedono il posto al prodotto finito. Abbiamo parlato molto della sintesi a modelli fisici, e abbiamo anche presentato, nei numeri precedenti di questa rivista, softwares interamente basati su questa tecnologia in grado di dare risultati al di là delle nostre aspettative, fra i quali Arturia Brass, Lounge Lizard 3, String Studio, solo per citarne alcuni, tutti virtual instruments in grado di simulare suoni reali senza usare campioni. Ma mai, fino ad oggi, s’era vista una simulazione del pianoforte acustico. Un team di ricercatori francesi scrive un nuovo capitolo in questo immenso libro della tecnologia del suono.

Pianoforte e tecnologia:

Il pianoforte è uno strumento molto antico (Fig.1), le sue origini risalgono ai primi anni del XVIII sec., ma la sua forma e la sua struttura si è evoluta lentamente ed enormemente fino a diventare come tutti lo conosciamo oggi. Il suono di un piano, beh lo conosciamo tutti, ha mille sfaccettature e infinite varianti come tanti altri strumenti acustici, ma quello che lo caratterizza in modo del tutto unico è la sua dinamica. Strutturalmente parlando, è un cordofono a corde percosse, in cui ad ogni tasto corrisponde, tramite un complesso meccanismo, un martelletto che percuote una, due o tre corde contemporaneamente a seconda dell’altezza della nota. La vibrazione di una sola corda può produrre una quasi infinita varietà di armonici, riducendoli di ampiezza man mano che si smorza, fino a concludersi quasi verso una sola onda sinusoidale. La vibrazione di più corde all’unisono, in una cassa armonica dove sono presenti altre corde non vibranti ma soggette a sollecitazioni “simpatiche”, arricchisce ancor di più lo spettro armonico, talvolta in modo del tutto casuale, regolato e schematico altrimenti. Proprio questa complessità, fino a poco fa, ne rendeva impossibile la simulazione per mezzo di sistemi digitali. Abbiamo visto come un computer possa simulare strumenti quali il piano Rhodes, la tromba o la chitarra ma, parliamoci chiaro, nessuno di questi strumenti è così complesso quanto un pianoforte. In verità esistono strumenti ancor più complessi, quali i piatti (quelli della batteria, per intenderci!), oppure un gong, o anche un rullante, ma se la tecnologia odierna è vero che ha imboccato questa strada, non ci sarà da stupirci se presto o tardi sarà possibile simulare anche un’intera batteria a modelli fisici! Intanto cominciamo ad esultare, la storia sta cambiando!  Vantaggi dei modelli fisici:

Vantaggio numero uno:

Pianoteq (Fig.2) è un plug-in che occupa appena 9 Mb di spazio sul disco fisico e, una volta in esecuzione, impiega non oltre una ventina di Mb di memoria RAM, allocata dinamicamente durante il suo funzionamento. Il tempo di caricamento del software è inferiore ai 5 secondi su un normale Pentium4 da 2.4 GHz, e il cambio di preset è quasi istantaneo. Beh, vogliamo cominciare già a fare un paragone con una libreria campionata da svariati gigabytes? No, proseguiamo prima con l’analisi. Uno strumento a modelli fisici consente di intervenire sulle parti componenti il suono come se si stesse intervenendo meccanicamente sullo strumento musicale vero, con l’aggiunta di qualche stravaganza fantascientifica impossibile da realizzare su strumenti veri. Ad esempio, in Pianoteq possiamo non solo scegliere la durezza dei martelletti o l’intonazione della cordiera, ma possiamo anche allungare o accorciare l’arpa, o smorzare le vibrazioni, o alterare il contenuto armonico fino ad allontanarci anni luce dal suono di un piano ed incappare in suoni prima d’ora inauditi. Altro vantaggio: la dinamica. Con i modelli fisici non dobbiamo preoccuparci dei layer, dei multicampionamenti o dei punti di loop dei campioni. Se il protocollo MIDI consente 127 livelli di dinamica, qui li sfruttiamo tutti! E vogliamo parlare di tutta quella parte del suono che rende un pianoforte “vivo” rispetto alla sua audiografia digitale? Diamole un nome: parlo della risonanza. Pianoteq simula la risonanza dell’intera cordiera (avete mai provato a parlare davanti alla rete di un materasso, o davanti ad un tom della batteria?) e il suo comportamento in funzione del pedale sustain, inoltre simula la risonanza “simpatetica”, che mette in vibrazione le corde di un tasto già premuto quando vengono suonate note diverse. Esempio: premo il LA della seconda ottava molto lievemente cercando di non emettere alcun suono, e lo tengo abbassato; ora suono degli staccati su altre note più acute. Quando sarò in prossimità di armonici multipli di quel LA a 110 Hz, sentirò delle risonanze. E le note dell’ultima ottava e mezza che non hanno gli smorzatori? Ovviamente risuonano anche quelle. Ebbene, tutto questo con i campionamenti non è possibile. E forse non lo sarà mai. E ora passiamo all’analisi dello strumento, ma vi avverto: per capire bene Pianoteq bisogna non solo conoscere il pianoforte, ma anche saperne un po’ di teoria del suono.

L’interfaccia e la struttura:

L’interfaccia è molto contenuta (Fig.3), chiara e ben strutturata, divisa in sei sezioni fondamentali. Le tre sezioni in alto sono relative alle componenti vere e proprie del modello, mentre le altre completano le possibilità di personalizzazione del suono. La prima sezione è denomiata TUNING, all’interno della quale è possibile scegliere l’intonazione generale e il temperamento; di default viene impostato il temperamento equale, quello al quale il nostro orecchio è maggiormente abituato. Il comando Unison Width imposta il detuning, ossia la leggera stonatura fra una corda e le altre relative alla stessa nota. Ricordiamo che un piano classico ha una sola corda solo per le prime otto note, poi cominciano i tasti a due corde e quelli a tre. Il comando Octave Stretching permette di stendere l’intonazione verso gli estremi dell’estensione, facendo sì che, ad esempio, la frequenza data dal LA della sesta ottava non sia perfettamente il doppio del LA della quinta ottava, ma qualche hertz di più.

E’ più che altro un fattore percettivo e di gusto: allontanando lievemente una frequenza dal suo valore nominale (o teorico) rende l’alscolto più gradevole. L’ultimo comando, denominato Direct Sound Duration, serve a compensare eventuali variazioni nel decay delle note che potrebbero presentarsi a seguito di una diversa impostazione dell’Unison Width o della durezza dei martelletti. In pratica, ricollegandoci a quanto detto prima riguardo la complessità del contenuto armonico di questo strumento, la concentrazione più alta si ha proprio negli istanti che seguono l’attacco del suono (Fig.4). Se il modello viene alterato, una durata maggiore di questi armonici acuti potrebbe falsificare parecchio il risultato finale. Questo comando interviene consentendoci di correggere a nostro piacimento questo aspetto fondamentale del suono del pianoforte. Procedendo verso destra troviamo la sezione VOICING. Questa sezione ha a che fare più che altro con l’aspetto puramente timbrico della simulazione. I primi tre controlli denominati Piano, Mezzo e Forte regolano la durezza dei martelletti durante le tre divisioni fondamentali della dinamica totale. In realtà, non è il martelletto a variare la sua durezza, ma è la corda a reagire in modo diverso a seconda della forza con cui il martelletto la percuote. Nel riquadro Spectrum Profile troviamo otto sliders verticali orrispondenti ai primi otto armonici dei quali è possibile regolare l’ampiezza lungo un range di +/- 15 dB. A differenza di un equalizzatore (presente in basso a sinistra), questa sezione agisce proprio sulle frequenze di ogni singola nota.

Un esempio:

Se aumento di 6 dB il secondo armonico, accadrà che suonando un LA a 440 Hz avrò un’enfatizzazione della frequenza di 880 Hz, così come suonando un FA a 630 Hz la frequenza coinvolta sarà dei 1260 Hz. Se con un equalizzatore parametrico aumento di 6 dB gli 880 Hz, udirò questa variazione solo intorno a quella specifica frequenza, ossia non ne noterò l’effetto se suono, ad esempio, un LA a 3520 Hz. C’è da dire, inoltre, che questi primi otto armonici sono quelli che maggiormente influenzano la timbrica globale del suono di un pianoforte, in particolare il settimo armonico che tende a definire quel carattere “metallico”. Il comando Hammer Noise, come suggerisce il nome, regola la presenza dei rumori dei martelletti e delle altre parti meccaniche. Il comando successivo, denominato in modo piuttosto generico Character, interviene sull’irregolarità con cui vengono amplificati gli armonici successivi ai primi otto. Una regolazione estrema di questo parametro sconvolge totalmente la timbrica rendendola metallica e sgradevole. Soft Pedal, infine, regola l’intensita con cui il suono viene ammorbidito quando è premuto il pedale “una corda”.

Sezione DESIGN:

Questi comandi sono relatvi alla meccanica e alla geometria del pianoforte. La sottosezione Soundboard  contiene tre comandi che agiscono sulle proprietà della struttura metallica sulla quale è montata la cordiera. L’alterazione di uno di questi comandi può influenzare in modo decisivo il decadimento delle note, e non solo il tempo totale della durata di una nota, ma anche e soprattutto l’ordine con cui gli armonici si dissolvono fino a lasciare spazio solo alla fondamentale. Il comando Piano Size ha del bizarro: può accorciare o allungare le corde del piano, a partire da 1,30 metri fino a 10 metri! L’effetto uditivo è immediato, soprattutto per quel che riguarda le note gravi. Questo comando, unitamente a Unison Width, risulta ottimo per passare dalla simulazione di un gran coda a quella di un piccolo verticale da studio. I successivi due comandi regolano la presenza dei due tipi di risonanza, globale e simpatetica. Pensate che un bel piano col coperchio completamente aperto restituisce una risonanza globale abbastanza presente. L’ultimo comando, Quadratic Effect, agisce solo sulle dinamiche alte. La spiegazione del suo funzionamento è piuttosto complessa, ma per dirla breve basta pensare che una corda percossa con una certa violenza  tende a stonare per i primi attimi, e questo comando ne regola l’effetto. Se lo portiamo al massimo, sentiremo chiaramente come le tre corde di ogni singolo tasto tendono ad andare in dissonanza l’una rispetto all’altra fino a reintornarsi normalmente. In basso a sinistra troviamo un utilissimo equalizzatore che consente di disegnare liberamente la curva di intervento senza un numero massimo di punti di divisione. Cliccando sul pulsante VEL, appare un altro grafico che ci consente di ridisegnare, allo stesso modo, la curva della risposta alla velocity MIDI. Il tasto RESET reimposta la curva attiva e la presenza di un simbolo (#) ci fa capire che c’è stata una modifica. Sulla destra troviamo la sezione REVERBERATION. Si tratta di un riverbero, ma non è un riverbero qualunque. Consideriamo quanto segue: tutto ciò che ascoltiamo in natura, ogni suono, ogni rumore, è il risultato di ciò che genera quell’emissione sonora unito alle riflessioni ambientali. Ciò significa che se siamo in una stanza ad ascoltare un pianoforte, ciò che udiremo sarà il suono dello strumento amplificato e/o alterato dalla riverberazione che genera l’ambiente in cui si trova. A questo punto, dopo aver scoperto la struttura fondamentale di Pianoteq, credo sia opportuno cominciare a fare i dovuti paragoni con una qualsiasi sample-library, infatti un suono campionato è l’esatta fotografia di quel suono in quel determinato istante, così come lo strumento lo genera e i microfoni lo prelevano, insieme all’ambiente. Essendo Pianoteq un software che genera il suono all’istante, per renderlo più naturale ha bisogno di generare anche un ambiente artificiale nel quale lo strumento si amplifica. Inoltre, naturalmente ci aspetteremo di ascoltare un pianoforte in stereofonia, ma in realtà Pianoteq lo genera mono, e lo rende stereo tramite un algoritmo di simulazione MS, ovvero Mid-Side, un sistema di microfonazione. Per capire meglio di cosa parlo, potreste dare una ripassatina su come si effettua una  ripresa microfonica di un pianoforte (Fig.5). Al centro dell’interfaccia, in basso, il simbolo dei due speakers indica che il suono viene emesso in stereofonia. Cliccandoci su, si passa all’icona di una cuffia che ottimizza, appunto, l’ascolto in cuffia aumentando lievemente l’ambiente e restringendo la stereofonia. Ancora un click e si passa al segnale monofonico, ottimo per essere gestito separatamente con effetti esterni di spazializzazione. Altri comandi utili sono lo slider Dynamics, che imposta la massima gamma dinamica in deciBel, e i menu a scomparsa fra cui Options, dove è possibile, fra l’altro, regolare il volume di altri rumori meccanici come il pedale sustain e il rilascio dei tasti; la polifonia (che comprende non solo le effettive note udibili, ma anche tutti gli altri suoni fra cui rumori meccanici e risonanze) può essere impostata su un valore fisso, fino a 256 voci, oppure in automatico secondo due parametri, optimistic e pessimistic. Io non sono pessimista, ma visto che il mio computer comincia a mostrare i segni dell’obsolescenza, questa è l’impostazione che ho dovuto scegliere, sebbene riesca a raggiungere anche 150 note senza udire drop-out audio, alla latenza ASIO di 5ms. A proposito di ciò, ancora non vi ho detto che Pianoteq, contrariamente a quanto ci si aspetterebbe, è molto generoso con la CPU. Su un Pentium D 3.4 GHz al massimo registra un 15% – 18% di utilizzo. Il suono e la musicalità: I signori della Modartt, in particolare il Prof. Philippe Guillaume (Fig.6) e il Dr. Julien Pommier, dicono che Pianoteq non tenta di simulare uno specifico marchio di pianoforti, anche se io ho un sospetto su Yamaha. Il suono mi ricorda molto quello delle librerie di Yamaha C3 ed effettivamente, ascoltato con attenzione e in un buon impianto, suona molto simile ad un C3. Tuttavia, i comandi messi a disposizione dell’utente lasciano molto spazio alla personalizzazione. I pianoforti non suonano tutti uguali, anzi! Ognuno di noi ha un suo suono ideale in mente, c’è chi lo preferisce cupo e dolce, chi brillante e aggressivo, ebbene, qui ce n’è per tutti. Ho provato a simulare addirittura il suono di un CP70 (l’elettroacustico che la Yamaha produceva negli anni ’80) con un discreto successo, se non foss’altro che lo CP70 ha qualche corda in meno. Il verticale su cui ho studiato per qualche settimana da ragazzino aveva uno strano suono cupo ma metallico, un po’ stonato e dal decay molto lungo. Con Pianoteq ho tentato di riprodurre quel timbro e non sono affatto rimasto deluso. Ma bando alle ciance, ora aprite il CD allegato alla rivista ed entrate nella cartella DEMO AUDIO ->  Pianoteq, lì trovate due files audio per i quali ho invitato il mio amico pianista Stefano Bottiglieri (Ivan Cattaneo, Senegal Ritmo, ecc.) ad improvvisare qualcosa al fine di mettere in risalto le doti di questo stupefacente virtual instrument. Il primo è un un breve arrangiamento in do minore su un tempo in shuffle, mentre il secondo è un breve assolo direi… molto romantico. In nessun caso il suono di Pianoteq è stato alterato con effetti esterni. Lasciate quindi che le vostre orecchie facciano da giudice. E se avrete modo di provarlo, installando la versione dimostrativa fornita con la rivista, cercate di farlo con una tastiera ad 88 tasti pesati. Io ho utilizzato una CME UF8 e devo ammettere che è la prima volta che la posso utilizzare, finalmente,  con uno strumento così espressivo. Se la master lo supportasse, un pedale di sustain ad escursione variabile verrebbe tranquillamente riconosciuto da Pianoteq per ottenere l’effetto del mezzo-pedale, ma anche un quarto, tre quarti, diciotto ventiquattresimi, dodici centoventisettesimi…

Conclusioni:

Pianoteq non è solo un software, non è solo uno dei tanti plugins. E’ un’innovazione, un’invenzione che va presa col dovuto rispetto. C’è dietro uno studio di anni da parte di ingegneri e matematici. La Modartt lo definisce “il pianoforte della quarta generazione”, dopo il piano vero inventato da Cristofori nel 1698, dopo i vari surrogati del piano fra cui il Rhodes, il Wurlitzer, il CP80, e dopo i pianoforti campionati. Che io sappia, finora ci sono stati solo tentativi di imitare dei pianoforti attraverso sistemi ibridi, come i GEM della serie Real Piano, che usano campionamenti per il suono di base e sintesi per ricreare le risonanze, ma il risultato non è mai stato davvero eccellente. Dal lato software, il The Grand di Steinberg usava una tecnica simile ma con diversi gigabytes di campioni. Beh, in conclusione c’è molto da meditare su Pianoteq, e non è improbabile mostrarsi scettici al primo impatto.  La licenza include un massimo di tre installazioni e usi contemporanei su altrettante macchine diverse, ed è fornita la versione VST per PC Wintel e Audio Units con binario unico per Mac Intel, e agli utenti registrati vengono offerti gratuitamente dei presets aggiuntivi per modellare altri tipi di pianoforti, per lo più pezzi di antiquariato. Il supporto tecnico è immediato e gli aggiornamenti sono forniti gratuitamente. Stavate per considerare l’acquisto di un plug-in di pianoforte? Bene, vi lascio con un tormentone pubblicitario storico: “meditate gente, meditate…”.