Messung & Analyse von Fingerkräften im Klarinettenspiel

Der Musiker muss beim Spielen der Klarinette gleichzeitig mehrere Tonlöcher und Klappen schließen bzw. loslassen, um Lu? vor dem Ausströmen an bestimmten Stellen zu hindern und damit die Tonhöhe zu de?nieren. Während andere Ausdrucksformen wie Dynamik, Artikulation oder die genaue Stimmung durch den Luftstrom und die Zunge des Musikers bestimmt werden, legen die Finger lediglich die Tonhöhe fest. Allerdings vermögen Klarinettisten nicht immer, die minimal notwendige Kraft zum Greifen zu gebrauchen; speziell Anfänger drücken fester als notwendig, was zu verspannten Bewegungen und langfristig zu Überbeanspruchungen und sogar Schmerz führt. In diesem Projekt streben wir an, die Fingerkräfte im Klarinettenspiel zu messen und zu untersuchen. Dafür soll ein Instrument mit speziell dafür neu entwickelten Sensoren an allen Klappen und Tonlöchern ausgestattet werden. Diese Prototyp-Klarinette soll eine möglichst "natürliche" Spielweise, vergleichbar einer normalen Klarinette ermöglichen. Anfänger, Studenten und professionelle Klarinettisten werden eingeladen, sowohl in de?nierten Experimenten als auch in Konzertsituationen auf dieser Sensor-Klarinette zu spielen, wobei gleichzeitig die Fingerkräfte mit den Tönen aufgezeichnet werden. Die Kraftsensoren werden im Zuge dieses Projekts entwickelt, gebaut und getestet, um eine optimale Anpassung an die Klarinettenmechanik zu gewährleisten. Zum Aufbau der Sensoren kommt die Low Temperature Co-?red Ceramic (LTCC) Technologie zum Einsatz. Die LTCC Technologie weist exzellente Grundvoraussetzungen zum maßgeschneiderten Herstellen der Sensoren samt Packaging auf. Dies ist insbesondere für die verschiedenen Abmessungen und Formen der Tonlöcher und Klappen der Klarinette notwendig. Betre?s der Forschung ergeben sich Fragen über das Können des Musikers (Greifen Anfänger unnötig fester als Pro?s?), über die Literatur (Greift der Klarinettist stärker bei ausdrucksvollen Werken als bei Tonleitern?), oder zum Spieltempo (Greift man stärker bei schnellen Passagen?). Die Eigenschaften der Fingerkraft-Pro?le werden im Detail mit modernsten quantitativen, rechnergestützten Methoden untersucht und analysiert. Ein solches System zur Messung der Fingerkräfte, welches eine nichtinvasive Datenerfassung in reellen Konzertsituationen erlaubt, ist eine einzigartige Quelle zur Untersuchung der Feinmotorik von hochquali?zierten Musikern, die jahrelang üben, um ein Feingefühl für jede Nuance ihres Instruments zu bekommen. Das hier entwickelte Sensorsystem soll in Zukunft auch für andere Instrumente adaptiert werden, z. B. für das Fagott, die Oboe oder sogar das Klavier. Desweiteren könnte das methodologische Grundgerüst für das Erfassen und die Analyse der Fingerkraft-Pro?le hin zu einem intelligenten Echtzeit-Feedbacksystem für die Musikpädagogik erweitert werden.

Beim Spielen der Klarinette oder des Saxophons müssen die Spielenden ihre Finger, die Zungenbewegungen und den Luftstrom genauestens koordinieren, um auch die allerfeinsten Nuancen des intendierten musikalischen Ausdrucks in jener höchsten Präzision hervorzubringen, die heute von einem professionellen Spielniveau erwartet wird. Die Finger verschließen unterschiedliche Kombinationen von Tonlöchern, Ringklappen und Klappen, um unterschiedliche Tonhöhen zu erzielen. Andere Parameter der musikalischen Darbietung, wie Onset- und Offset-Timing und Artikulation, also die Verbindung der einzelnen Töne, werden vor allem von der Zunge der Spielenden gesteuert. In diesem Forschungsprojekt maßen und untersuchten wir die oben genannten Aspekte im professionellen Klarinette- und Saxophonspiel: Fingerkräfte, die auf die Tonlöcher wirken, wurden während des Spielens durch speziell angefertigte Sensoren, die in die Tonlöcher bzw. auf die Klappen der Instrumente einpasst oder aufgebracht wurden, gemessen, während die Zungenaktivität auf das Rohrblatt durch einen kleinen Biegesensor, der auf diesem befestigt war, abgenommen wurde. Zwei Prototypen entstanden während des Projektes: ein Sensor-Saxophon, mit Fingerkraft- und Blattsensoren, und zentral in diesem Projekt eine Sensorklarinette, mit eigens entwickelten und speziell eingepassten Fingerkraftsensoren; beide garantieren ein weitgehend natürliches Instrumentalspiel. Die Kraftsensoren wurden im Zuge dieses Projekts entwickelt, gebaut und getestet, um eine optimale Anpassung an die Klarinettenmechanik zu gewährleisten. Zum Aufbau der Sensoren kam die Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC) Technologie zum Einsatz. Die LTCC-Technologie weist exzellente Grundvoraussetzungen zum maßgeschneiderten Herstellen der Sensoren samt Packaging auf. Dies ist insbesondere für die verschiedenen Abmessungen und Formen der Tonlöcher und Klappen der Klarinette notwendig. Ausgebildete Klarinettisten und Saxophonisten spielten in kontrollierten experimentellen Bedingungen auf diesen Prototypen, während ihre Fingerkräfte, die Blattsignale und der abgestrahlte Klang aufgezeichnet wurden. Diese Experimente untersuchten, ob die Art des Effektors (Zunge, Finger oder beide), ob Aufführungstempo (langsam, mittel, schnell) oder Ausbildungsgrad (Student bis Profi) oder die Art des musikalischen Materials (z.B. Fingerübung versus Kantilene) Unterschiede in der Kontrollpräzision mit sich brachten. Das hier entwickelte Sensorsystem soll in Zukunft auch für andere Instrumente adaptiert werden, z.?B. für das Fagott, die Oboe oder sogar das Klavier. Das methodologische Grundgerüst könnte auch zu intelligenten Echtzeit-Feedbacksystemen für die Musikpädagogik erweitert werden.