Klangerzeugung beim Cello mit unkonventioneller Bogentechnik

Musikalische Akustik ist die Fachrichtung, die untersucht, wie Musikinstrumente funktionieren. Zahlreiche Studien haben im letzten Jahrhundert die Klangerzeugung sowie die Schwingungen der Instrumente und die Übertragung des Klangs analysiert. Die Analyse der Spieltechniken, die von Musiker:innen zur Ausführung verschiedener Klangeffekte eingesetzt werden, setzt experimentelle Methoden und Computersimulationen voraus, um die große Bandbreite musikalischer Klänge vollständig zu erfassen. Bei Streichinstrumenten wie der Geige oder dem Cello ist die Reibung an der Stelle, an der die Bogenhaare die Saite berühren, hauptverantwortlich für die Klangerzeugung. Spieler:innen steuern die Geschwindigkeit und die Kraft des Bogens, um einen sogenannten Stick-Slip-Effekt zu erzeugen: Der Bogen klebt für wenige Millisekunden an der Saite und dann gleitet die Saite schnell zurück, bevor der nächste Schwingungszyklus beginnt. Zumindest erwartet man dies von einem gewöhnlichen Streicherklang. Streichinstrumente können jedoch eine große Vielfalt an Klangfarben erzeugen. Komponist:innen und Spieler:innen erforschen neue Klangeffekte, wofür unkonventionelle Spieltechniken benötigt werden. Beispiele dafür sind Änderungen des Bogendrucks auf den Saiten, Streichen auf anderen Teilen des Instruments sowie Spielen mit dem Holzteil des Bogens. Solche Techniken stellen die Art und Weise infrage, wie die Erzeugung von Streicherklängen bisher definiert wurde und erfordern weitere systematische Forschung. Dieses Projekt widmet sich dem Studium unkonventioneller Streichtechniken auf dem Cello. Das Hauptziel des Projekts ist es, die Bogentechnik beim Cellospiel zu analysieren und dabei drei experimentelle Methoden zu verbinden. Die erste Studie wird den Klang und die Gesten charakterisieren, die erfahrene Cellospieler:innen bei der Ausführung konventioneller und unkonventioneller Bogentechniken verwenden. Dazu wird die Bewegung des Bogens während des Spiels mit Motion-Capture-Technologie aufgezeichnet, während Sensoren am Instrument dessen Vibration messen. Als zweite Methode wird ein Roboterarm in Kombination mit Sensoren eingesetzt, um eine fein kontrollierte Streichvorrichtung zu konstruieren. Die Bewegung des Bogens wird so genau reproduziert und analysiert. Im dritten Teil des Projekts wird eine Bewertung der Streichvorrichtung stattfinden. Dies soll durch eine akustische Analyse der aufgenommenen Signale sowie durch Hörtests durchgeführt werden, bei denen erfahrene Cellospieler:innen menschlich und künstlich erzeugte Klänge vergleichen werden. Durch die Kombination dieser Methoden wird das Projekt feststellen, in welcher Weise jede Eigenschaft des Klangs von den einzelnen Spielaktionen abhängt. Das Ergebnis soll eine systematische Beschreibung der Interaktionen zwischen Cellist:innen und ihren Instrumenten bieten, die zu einem besseren Verständnis der physikalischen Vorgänge bei der Celloklangerzeugung führen wird.

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde die Klangerzeugung am Cello systematisch analysiert, indem konventionelle und nicht-konventionelle Bogentechniken mit einem multidisziplinären experimentellen Ansatz untersucht wurden. Die Hauptaufgabe bestand in der Integration von drei sich ergänzenden experimentellen Methoden. Erstens wurden die Bogenbewegungen erfahrener Cellist:innen mithilfe von 3D-Bewegungsaufnahmen charakterisiert. Dabei lag der Schwerpunkt sowohl auf gewöhnlichen, als auch auf erweiterten Celloklängen. Zweitens kam ein Roboterarm zum Einsatz, der komplexe Bewegungen reproduzieren kann und die zuvor mit Motion-Capture aufgenommenen Bogenbewegungen nachahmt. Drittens wurden die Wahrnehmungsaspekte der nicht-konventionellen Spieltechniken erforscht, indem die Klangfarbe und die von erfahrenen Musiker:innen verwendete deskriptive Semantik untersucht wurden. Dieser Ansatz ermöglicht eine systematische Verknüpfung spezifischer Bogenbewegungen mit den daraus resultierenden Klängen. Der Fokus lag dabei auf der Reproduzierbarkeit der Bogenbewegungen und den besonderen akustischen Eigenschaften des Celloklangs. Die durchgeführten Studien hatten den Zweck, aufzuzeigen, wie Spieltechniken und Klangerzeugung über den klassischen Bogenstrich hinaus zusammenhängen. In Vorstudien wurden neben den Bogenbewegungen auch die Körperhaltungen der Cellist:innen und die Positionierung des Instruments untersucht. Anschließende Klang- und Bewegungsanalysen zeigten neuartige klangliche Effekte erweiterter Spieltechniken, wie z. B. col legno tratto, bei dem das Holz des Bogens die Saite streicht. Durch die Kombination von Motion-Capture-Daten mit einer robotergestützten künstlichen Anregung, demonstrierte das Forschungsprojekt einen neuen Rahmen für die Untersuchung von Bogenaktionen. Dieser ermöglicht eine noch nie dagewesene Realitätsnähe und Wiederholbarkeit bei der Reproduktion von Bogenbewegungen. Das Projekt zeigt, dass die Akustik des Cellos und insbesondere die nicht-konventionelle Aufführungspraxis die etablierten Forschungsmethoden für Streichinstrumente infrage stellen. Die Ergebnisse bieten neue Einblicke in die Interaktion zwischen Spieler:innen und Instrumenten, sowie in die Wahrnehmung außergewöhnlicher Klänge. Durch die Analyse der ausdrucksstarken, erweiterten Klangpalette des Cellos betonte das Projekt die Wichtigkeit der weiteren Erforschung nicht-konventioneller Spieltechniken - ein Bereich, der von Komponist:innen und Interpret:innen ständig erforscht wird. Insgesamt liefert das Projekt wertvolles Material für weitere Arbeiten in den Bereichen der musikalischen Akustik, der Performance Science und der Didaktik der Akustik. Ebenfalls unterstreicht dieses die Notwendigkeit weiterer interdisziplinärer Forschungen, die Musik und Physik miteinander verbinden.