Universität Bamberg
Identifikation und Visualisierung rhythmischer Abweichungen
Entwurf, Umsetzung und Evaluierung eines Trainingssystems für den Schlagzeugunterricht
Bachelorarbeit im Studiengang Angewandte Informatik der Fakultät Wirtschaftsinformatik und Angewandte Informatik an der Otto-Friedrich-Universität Bamberg
Thomas Wunder
[email protected]
Gutachterin: Prof. Dr. Ute Schmid, Universität Bamberg
24. Februar 2010
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Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Grundlagen der Identifikation rhythmischer Abweichungen 2.1 Einführung in die Rhythmik – der abstrakte Datentyp ’Rhythmus’ . . 2.1.1 Was ist „Rhythmus“? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1.1 Ereignis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1.2 Grundschlag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1.3 Metronom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1.4 Takt und Rhythmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.1 Moderne Notenschrift . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.1.1 Rhythmik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.1.1.1 Notenwerte . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.1.1.2 Rhythmische Struktur . . . . . . . . . 2.1.2.1.2 Attribute eines Schallereignisses . . . . . . . 2.1.2.1.2.1 Tonale Struktur . . . . . . . . . . . . 2.1.2.1.2.2 Lautstärke und Akzentuierung . . . . 2.1.2.2 (Schlagzeug-)Tabulatur und Computerdarstellungen . 2.1.2.2.1 Schlagzeugnotation mit der ASCII-Tabulatur 2.1.2.2.2 Computerdarstellungen für Drum-Patterns . 2.1.3 Beschränkungen von Notenschrift und Tabulatur – das Konzept „Rhythm Space“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Drumset – Ein Rhythmusinstrument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Aufbau eines Drumsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Grundlegende Spieltechniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2.1 Untere Extremitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2.2 Obere Extremitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2.3 Instrumentenspezifische Techniken . . . . . . . . . . . 2.2.2.3.1 Universelle Schlagtechniken . . . . . . . . . . 2.2.2.3.2 Spezielle Schlagtechniken . . . . . . . . . . . 2.2.2.3.2.1 Snaredrum und Toms . . . . . . . . . 2.2.2.3.2.2 Becken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2.3.2.3 Hi-Hat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3 Das elektronische Drumset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.1 Komponenten und Funktionsweise . . . . . . . . . . . 2.2.3.1.1 Pads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.1.2 „Drum-Brain“ . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2 Verwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2.1 Einschränkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2.1.1 Trommeln . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2.1.2 Becken . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2.2.3.2.1.3 Hi-Hat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2.2 Positive Aspekte der Nutzung . . . . . . . . . MIDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Protokoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1.1 Physical Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1.2 Protokollschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Latenz und Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3 Verwendung von MIDI bei elektronischen Schlagzeugen . . . . . . Kognitive Grundlagen beim Lernen rhythmisch- motorischer Fertigkeiten 2.4.1 Anfänge psychologischer Lerntheorien . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Automation und Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2.1 Automatisierung einer Handlung . . . . . . . . . . . . . 2.4.2.1.1 Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2.1.2 Charakteristika eines automatischen Prozesses 2.4.3 Automation und Kontrolle beim Schlagzeugspiel . . . . . . . . . Instrumentalpädagogik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Inhalte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Schülerpersönlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2.1 Lebensalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2.2 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 Methoden und Unterrichtsgestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4 Ausbildung technischer Fertigkeiten am Drumset . . . . . . . . .
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3 Ein Werkzeug zum Rhythmustraining mit visuellem Feedback 3.1 Trainingskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Konzeption des Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.1 Erfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.1.1 Guide-Track . . . . . . . . . . . . 3.2.2.1.2 MIDI-Timing . . . . . . . . . . . . 3.2.2.1.3 Schematischer Ablauf . . . . . . . 3.2.2.2 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.2.1 Algorithmus . . . . . . . . . . . . 3.2.2.2.2 Umwandlung einer MIDI-Sequenz Repräsentation . . . . . . . . . . . 3.2.2.3 Visualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.3.1 Darstellung von Rhythmen . . . . 3.2.2.3.2 Darstellung von Abweichungen . .
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4 Evaluation von WatchMePlay 4.1 Rahmen und Ablauf der Evaluation . . . . . . 4.1.1 Spieldaten . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1.1 Situation und Vorgehensweise 4.1.1.2 Zu erhebende Kennwerte . . 4.1.2 Fragebogen . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Erwartungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Probleme bei der Erhebung . . . . . . . . . .
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4 4.4
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Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Spieldaten . . . . . . . . . . . 4.4.1.1 Auswertung . . . . . 4.4.1.2 Häufige Fehlerarten 4.4.2 Befragung . . . . . . . . . . . 4.4.2.1 Fragebogen . . . . . 4.4.2.2 Ergebnisse . . . . . Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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5 Diskussion und Weiterführende Arbeiten
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A WatchMePlay A.1 Funktionsumfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.1.1 Drum-Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . A.1.1.1 Funktionsumfang des Editors . . . A.1.1.2 Darstellbare Muster . . . . . . . . A.1.2 Sinnvolle Erweiterungen . . . . . . . . . . . A.1.2.1 Analysefunktionen . . . . . . . . . A.1.2.2 Editorfunktionen . . . . . . . . . . A.1.2.3 Unterstützung von Sampled Audio A.1.2.4 Echtzeit-Interaktion . . . . . . . . A.2 Repräsentation des Rhythmusmaterials . . . . . . . A.3 Problembehebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . A.3.1 Fehler in setTempoInBPM( float ) . . . . . A.3.2 Sequencer-Bug – externe Synchronisation . B 2Box DrumItFive B.1 Rahmeninformationen . . . . B.2 Nachbesserungen . . . . . . . B.2.1 Rack und Halterungen B.2.2 Hi-Hat . . . . . . . . . B.2.3 Snare . . . . . . . . . Eidesstattliche Erklärung
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Danksagung Diese Arbeit ist Ergebnis der Anstrengungen vieler, bei denen ich mich herzlich für ihre Unterstützung bedanken möchte. Allen voran möchte ich Frau Prof. Dr. Ute Schmid für die Inspiration zur Wahl dieses Themas, die freundliche Betreuung sowie für ihre Geduld und ihr Entgegenkommen hinsichtlich meiner anderen Verpflichtungen für die Professur, welche durch die Bearbeitung dieser und anderer Arbeiten einige Vernachlässigung erfuhren, meinen Dank aussprechen. Nicht zuletzt durch ihre interessanten Vorlesungen wurde mein Interesse für die Themen der Schnittmenge aus Informatik und Psychologie und die Motivation zum Besuch von Psychologielehrveranstaltungen geweckt. Ganz herzlich möchte ich auch Herrn Dr. Uwe Konerding für seine Unterstützung bei der Gestaltung des Versuchskonzeptes und sein Interesse an diesem Projekt danken. Das Seminar „Automatisierung und Kontrolle“ bot eine gute Einführung in den Themenkreis und war mir deshalb bei der Erörterung der lernpsychologischen Grundlagen eine große Hilfe. Für sein Engagement trotz der anfänglich sehr geringen Teilnehmerzahl und für seine Hilfe bei der Literatursuche möchte ich deshalb Herrn Géza Harsányi meine Anerkennung und meinen Dank aussprechen. Herrn Christoph Merz gilt mein Dank dafür, daß er mir bei technischen Fragen und Problemen in puncto MIDI- und Audiosignalverarbeitung als Fachmann mit Rat und Tat zur Seite gestanden hat und auch für seine Hilfe beim Anfertigen der Fotographien für die Dokumentation der Umbauten. In besonderer Weise möchte ich auch meinem „Drum-Coach“ und Mentor, Herrn Alexander Lorenz gegenüber meine Erkenntlichkeit für die Organisation der Versuchsteilnehmer, seine Unterstützung bei der Auswahl der Übungen, seine Anregungen zur Umgestaltung der Programmoberfläche, vor allem aber für die Begleitung der Versuchsstunden zum Ausdruck bringen. Die, dieser Arbeit zugrundeliegende Idee ist auch Ergebnis der stets aufschlussreichen, vor allem aber motivierenden Unterrichtsstuden bei ihm. Auch den Versuchsteilnehmern, die an dieser Stelle auch nicht vergessen werden dürfen, möchte ich ganz herzlich dafür danken, eine ihrer Unterrichtsstunden geopfert und dabei mein Experiment aktiv unterstützt zu haben. Abschließend möchte ich auch meinen Eltern Gabriele und Reinhold Wunder, Großeltern Alwin und Irmgard Wunder und meiner Schwester Anja Wunder Danke sagen. Ihre Unterstzützung in vielerlei Hinsicht, stellte die Grundlage und die Gewährleistung für die Durchführung und den hoffentlich erfolgreichen Abschluss dieser unerwartet aufwendigen Unternehmung dar.
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1 Einleitung Wie kann ich mein Musizieren effizient verbessern? Diese Frage stellen sich vermutlich viele Musiker, seien es Amateure oder Profis, Anfänger oder solche, die bereits über eine langjährige musikalische Erfahrung verfügen. Viele verschiedene Antworten darauf geben Musikpädagogik, Lernpsychologie und die Musikpsychologie. Die Vielfalt dieser Antworten beruht dabei unter anderem auf der großen Zahl an Blickwinkeln, wie etwa Wahrnehmung, Bewegung, Kooperation, Kreativität, Interpretation und Kognition, unter denen man Musik und das Musizieren betrachten kann, auf der Individualität und der Motivation des Musizierenden sowie der Vielzahl an Möglichkeiten mit denen eine bestimmte Verbesserung erreicht werden kann. Die vorliegende Arbeit will diesen Antworten eine neue hinzufügen, die durch den Einsatz eines Computers versucht, eine besonders objektive und genaue Rückmeldung über gewisse Parameter des Spiels zu ermöglichen. Lernen bildet die Basis für eine Verbesserung und bezeichnet die Festigung bestehender oder die Aneignung neuer Fähigkeiten, Kenntnisse und Fertigkeiten. Ivan Petrowitsch Pawlow erkannte am Anfang des 20. Jahrhunderts das Phänomen der (klassischen) Konditionierung. In seinen Experimenten mit präparierten Hunden zeigte er dazu eindrücklich, daß den angeborenen Reaktionen (Reflexe) auf ein bestimmtes Reizschema durch Lernen weitere Reiz-Reaktions-Verknüpfungen hinzugefügt werden können. Das Paradigma der operanten Konditionierung bezieht demgegenüber auch den Einfluss des Feedbacks, d.h. der Empfindung der Konsezquenzen einer Handlung durch das Individuum auf den Verlauf des Lernprozesses mit ein. Der, in der vorliegenden Arbeit vorgestellte Trainingsansatz basiert auf der Annahme, daß die Form dieser Rückmeldung einen besonderen Einfluss auf die Effizienz eines Lernvorgangs hat. Das Feedback hat, in Abhängigkeit von der Lernsituation, wie beispielsweise dem Schulunterricht, unterschiedliche Formen. Sie reichen dort von der Bewertung einer konkreten Aktion des Schülers durch eine Aussage oder Reaktion des Lehrers oder anderer Personen aus seiner Umgebung bis zu sehr allgemeinen Bewertungen in Form von Schulnoten, Zeugnissen oder Betragensbewertungen. Beim Instrumentalunterricht ist es hingegen zur Gewinnung von Rückmeldungen üblich, Methoden der Selbstbeobachtung heranzuziehen oder die Beobachtung einer zweiten Person, d.h. in der Regel einem Lehrer zu übertragen. Beidem ist eine inhärente Subjektivität gemein, die inkonsistentes oder zu ungenaues Feedback zur Folge haben kann. Beim Üben und Erwerben musikalisch-technischer Fertigkeiten hat diese Handlungsrückmeldung und insbesondere deren Verlässlichkeit jedoch – so wird hier angenommen – einen besonders hohen Stellenwert. Die hier vorgestellte Methode versucht deshalb, die Schwächen der (verbalen) Kommunikation zwischen Lehrer und Schüler zu kompensieren, indem es unter Verwendung eines, seine Defizite verbildlichenden Verfahrens den visuellen Sinneskanal des Schülers mit einbezieht. Als Grundlage für die Generierung dieser Auswertungs-Graphiken werden elektronische Aufnahmen, d.h. Messwerte vom Spiel des Schülers herangezogen, wodurch eine vergleichsweise hohe Präzision bei gleichzeitig geringer Subjektivität erreicht werden kann, fehlerhaftes Feedback kann dabei also nur durch technologisch bedingte Messungenauigkeit, mangelnde Korrektheit bei der Ausführung der Methode (Programmfehler, sporadische Fehlfunktionen der
7 ausführenden Instanz, etc.) oder Defizite hinsichtlich der Interpretationsgabe seitens der Nutzer zustandekommen. Der folgende Abschnitt gibt eine kurze Einführung in das Thema Rhythmus und klärt einige, damit verbundenen und im weiteren Verlauf zugrundegelegten Begriffe. Anschließend werden Notationsmöglichkeiten für Rhythmen betrachtet. Dabei werden auch Computerdarstellungen thematisiert, denn eine wichtige Entscheidung bei der Entwicklung der Software für diesen Trainingsansatz war die Wahl der Darstellung der verarbeiteten Informationen. Weiterhin werden die, für die Evaluation notwendigen Grundlagen des Schlagzeugspiels zusammengefasst. Es wird dabei auch auf das, im Rahmen dieser Arbeit verwendete, elektronische Schlagzeug eingegangen und in diesem Zusammenhang wird auch das MIDI-Protokoll überblicksartig erklärt. Den kognitiven Grundlagen des Schlagzeugspielen-Lernens und der Instrumentalpädagogik sind zwei weitere Abschnitte gewidmet. Kapitel 3 umfasst eine genaue Beschreibung des Gegenstandes der vorliegenden Arbeit und Kapitel 4 zeigt Experimente auf, mit denen die Wirkung sowie die Richtigkeit der zugrundegelegten Annahme überprüft werden können.
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2 Grundlagen der Identifikation rhythmischer Abweichungen 2.1 Einführung in die Rhythmik – der abstrakte Datentyp ’Rhythmus’ 2.1.1 Was ist „Rhythmus“? Eine der ersten und auch heute offenbar noch populären Definitionen von Rhythmus stammt von dem Griechen und Aristotelesschüler Aristoxenos (v. ca 370 v. Chr - 300 v. Chr.). Er umschreibt diesen Begriff als eine Dauernfolge und hebt damit die einerseits vagere und andererseits dennoch unflexiblere Bedeutungsklärung Platons „Ordnung der Bewegung“ auf [Neu89]. Aristoxenos’ abstrakte Rhythmusdefinition ist somit flexibel auf zeitliche Ereignisse aus unterschiedlichen, Bereichen, wie sie in der Musik auch oft vereint vorkommen anwendbar. Unter anderem kann es sich bei solchen Ereignissen um Töne, Bewegungen oder Silben handeln. Um den Begriff der Pause, also einer leeren Dauer wurde die Definition erst einige Jahrhunderte später von Augustinus von Hippo in dessen Schrift „De musica“ erweitert. 2.1.1.1 Ereignis Die praktische Relevanz dieser Ausführungen dürfte zum jetzigen Zeitpunkt allerdings noch ziemlich fragwürdig erscheinen. Deshalb soll nachfolgend eine Konkretisierung vorgenommen werden, welche nur einen Ausschnitt des ursprünglichen Geltungsbereichs beleuchtet: Unter einem Ereignis soll im Weiteren ein Schallereignis oder ein festgelegter Teil einer Bewegung verstanden werden. Die wichtigsten Werte zur Beschreibung der zeitlichen Aspekte eines Ereignisses sind dessen Startzeitpunkt und dessen Endzeitpunkt bzw dessen Dauer. Jeweils einer dieser Werte lässt sich bekanntermaßen aus den beiden anderen errechnen. Aus der musikalischen Tradition heraus wird jedoch die Angabe von Startzeitpunkt und Dauer bevorzugt. Zeugnis dafür gibt auch die moderne Notenschrift, bei der der Notenwert diese Dauer zur Aussage bringt. Beim Spiel eines Musikinstruments wird durch die Körperbewegung des Musikers ein Schallereignis ausgelöst oder beeinflusst. Die Art des gespielten Instruments verlangt dazu ein bestimmtes, charakteristisches Bewegungsverhalten. So ruft beispielsweise das Anschlagen einer Klaviertaste die Entstehung eines Tons hervor und ihr Loslassen das Verstummen des selbigen, sofern zwischen beidem nicht zu viel Zeit vergangen ist. Bei Schlaginstrumenten findet ein sehr ähnliches Prinzip Anwendung: Die ein Teil des Instrumentes wird mit der Hand oder einem speziellen „Werkzeug“ (z.B. einem Stock) in Bewegung versetzt, sodaß ein Ton entsteht. Dieser Ton verstummt (abhängig von der Bauweise des Instruments) gegebenenfalls so schnell, daß es garnicht möglich ist seine Dauer zu beeinflussen. Somit ist bei bestimmten Ereignissen die Angabe bzw. Festlegung einer Dauer überflüssig oder nicht möglich.
9 2.1.1.2 Grundschlag Der Grundschlag, auch Puls oder Grundpuls genannt ist ein Konzept, das für die Entstehung oder Existenz von Musik nicht zwingend erforderlich ist. Er bildet jedoch eine notwendige Grundlage für die Entstehung von Rhythmen. Dieser Puls teilt die kontinuierlich fortlaufende Zeit in eine regelmäßige Folge von Pulsschlägen, vergleichbar mit dem Ticken einer Uhr. Er ist ungegliedert und enthält keine Schwerpunkte. Seine einzige veränderliche Eigenschaft ist das Tempo (Frequenz), also der Kehrwert des Abstands von einem Pulsschlag zum nächsten. Der Grundschlag liefert somit ein abstraktes Raster für den rhythmischen Ablauf der Musik [Hem08]. 2.1.1.3 Metronom Das Metronom ist ein 1815 von Johann Nepomuk Mälzel erfundenes Gerät, welches sichtund hörbare Impulse in immer gleichen zeitlichen Abständen erzeugt. An diesen Impulsen kann der Grundschlag eines Stückes ausgerichtet werden. Die Metronomzahl ist eine Art der Tempoangabe, die festlegt, wieviele Impulse das Metronom innerhalb einer festgelegten Zeiteinheit abgibt. Bedingt durch die Bauart des ersten Metronoms entspricht diese Zeiteinheit mehr oder weniger exakt einer Minute. Die Metronomzahl trägt daher klassischerweise die Einheit bpm, d.h. „beats per minute“. Derzeit moderne Metronome funktionieren in aller Regel elektronisch und so sorgen in derlei Geräten sogenannte Quartzschwinger für eine – gemessen an den Anforderungen – relativ hohe Präzision der abgegebenen Impulse. Da auch für die Erzeugung oder Aufnahme von Musik mittels Datenverarbeitungsanlagen ein Zeitgeber notwendig ist und eine traditionelle Tempoangabe in bpm der Angabe einer berechneten, nicht direkt messbaren Größe entspricht, findet man seltener auch Tempoanµs µs gaben mit Einheiten wie beat (bzw. quarter ) vor (siehe 3.2.2.1.2). 2.1.1.4 Takt und Rhythmus Den Puls einer Musik zu gliedern ist Aufgabe des Taktes. Dies geschieht durch die Gewichtung der einzelnen Pulsschläge entsprechend einem festen Muster welches durch die Taktart bestimmt ist. Der erste Pulsschlag in einem Takt hat das maximale Gewicht und wird erste Zählzeit genannt. Ihm folgen, entsprechend der Taktart eine Anzahl weiterer, „leichterer“ Zählzeiten. Die Taktart wird üblicherweise durch einen mathematischen Bruch beschrieben, dessen Zähler die Anzahl der Zählzeiten benennt, die der Takt umfasst (Pulsschläge pro Takt). Der Zähler des Bruches legt demgegenüber fest, welcher Notenwert (siehe 2.1.2.1.1.1) einem dieser Pulsschläge zugeschrieben ist. Unter anderem sind Taktarten wie die folgenden in der Popularmusik und der klassischen 6 westlichen Musik üblich: 44 , 24 , 22 , 34 , 54 , 12 8 , 8 , . . . Beschreibt Takt ein noch abstraktes Konstrukt, welches ein (Zähl-)Raster über den Puls legt, so meint Rhythmus dagegen ein tatsächlich klingendes Muster aus Schallereignissen, welche auf die Zählzeiten des darunterliegenden Taktes Bezug nehmen. Der Anfangszeitpunkt eines solchen Schallereignisses bemisst sich also relativ zu einer bestimmten Zählzeit dieses Taktes. Art, Anzahl, Lage und Dauer der Ereignise geben dem Rhythmus so seine Gestalt und sorgen damit auch für die Unterscheidbarkeit von Rhythmen. Setzt man Anfangszeitpunkt eines Ereignisses oder einer Pause mit dem Endzeitpunkt des (direkt) vorhergehenden Ereignisses oder der vorhergehenden Pause gleich, so wird deutlich, weshalb der Begriff Dauernfolge als adäquate Umschreibung von „Rhythmus“ angesehen werden kann. Allerdings findet dabei die Tatsache, daß die Anzahl der Ereignisse in einem Rhythmus zu einem Zeitpunkt keineswegs
10 auf ein einzelnes beschränkt ist, noch keine Erwähnung. Bei der beispielhaften Betrachtung von Percussionrhythmen fällt nämlich auf, daß sehr häufig mehrere Instrumente gleichzeitig erklingen, anderenfalls spricht man von einem linearen Rhythmus. Des weiteren besteht die Möglichkeit der Koexistenz mehrerer rhythmischer Schichten. Ein solcher, mehrere Schichten, auf denen unterschiedliche Teilrhythmen gleichzeitig ablaufen, umfassender Rhythmus wird Polyrhythmus genannt.
2.1.2 Notation Notation dient hauptsächlich zur Konservierung und Übermittlung von Musikstücken. Dazu hält sie Eigenschaften von Ereignissen, wie zum Beispiel die (relative) Ereignisdauer, die Intensität (Lautstärke), die Art des Ereignisses (z.B. Tonhöhe, Art des Instruments, Spielweise eines Instruments,. . . ) und den (relativ gemessenen) Auftretenszeitpunkt graphisch fest. Es werden jedoch zumeist auch bestimmte Parameter weggelassen, sodaß Notation außerdem als eine mehr oder weniger starke Abstraktion von der konkreten Darbietung des Musikstücks verstanden werden kann. Es gibt mehrere verschiedene Formen von Musiknotation deren zugrundeliegendes Regelwerk und äußere Form durch die Eigenheiten des durch sie beschreibbaren Sachverhaltes bestimmt ist. In der westlichen Musikkultur ist jedoch die sogenannte „moderne Notenschrift“ am meisten etabliert. 2.1.2.1 Moderne Notenschrift Die moderne Notenschrift kann als ein Versuch betrachtet werden, musikalische Vorgänge mittels eines zweidimensionalen Koordinatensystems zu beschreiben. Eine der beiden Achsen dient dabei zur Darstellung der temporalen, also rhythmischen Sachverhalte, die andere zeigt indes die tonalen Strukturen an. Zur Verbildlichung weiterer Eigenschaften, wie beispielsweise der Lautstärke, einer speziellen Spielweise oder der Veränderung des Tempos bedient man sich in diesem System spezieller Annotationen. 2.1.2.1.1 Rhythmik
F F F F F F Ñ (a) Notensymbole von
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(b) Pausensymbole von
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bis
1 128
Abbildung 1: Noten- und Pausensymbole der modernen Notenschrift
2.1.2.1.1.1 Notenwerte Die Niederschrift von Rhythmen erfolgt in der modernen Notenschrift mit Hilfe von Zeichen, die die Art und relative Dauer eines Ereignisses symbolisch verschlüsseln. Die Dauer eines Ereignisses wird relativ, d.h. im Bezug auf eine Tempoangabe durch den sogenannten Notenwert ausgedrückt. Dabei handelt es sich um ein positives Verhältnis aus zwei Zahlen. Üblicherweise dient ein Element aus der Folge der Zweierpotenzen (also 1, 2, 4, 8,. . . ) als Nenner bei der Bildung eines derartigen Bruches. Die elementaren Notenwerte lassen sich deshalb auch in eine Binärhierarchie einordnen, an deren Wurzel die ganze Note steht, die den Notenwert 11 besitzt. Halbe-, Viertel-, Achtelnoten usw. befinden sich sukzessive auf den darunterliegenden Hierarchieebenen. (Nicht
11
3
5
6:4
5:3
Abbildung 2: Angabe ungerader Teilungen anhand von Klammern
unerwähnt soll hier die seltener zum Einsatz kommende doppelte ganze Note mit dem Notenwert ( 21 ) bleiben.) Der Zähler eines Notenwertes ist üblicherweise 1, dies gilt jedoch nicht für punktierte Noten. Durch einen oder mehrere Punkte hinter einem Notensymbol wird ausgedrückt, daß sich der Notenwert um den Faktor 12 pro Punkt erhöht. Mathematisch ist dies gleichbedeutend mit einer Multiplikation des Notenwertes mit ( 32 )n , wobei n die Anzahl der Punkte ist (sodaß sich Zählerwerte wie 3, 9,. . . ergeben). Eine weitere Möglichkeit, den Notenwert zu verändern besteht darin, daß durch eine Klammer über einer Gruppe von Noten eine sogenannte ungerade Teilung zum Ausdruck gebracht wird1 . Die Teilung die mit elementaren Notensymbolen darstellbar ist, wird als gerade bezeichnet, weil deren mögliche Nennerwerte (ausgenommen die ganze Note) gerade sind. Das wohl bekannteste Beispiel für eine ungerade Teilung stellt die Triole dar, es finden aber seltener auch andere Teilungen wie zum Beispiel Quintolen, Septolen, Novemolen, etc. in der Praxis Verwendung. Für den Einsatz solcher, das Teilungsverhältnis verändernder „Überklammerungen“ gilt folgendes Prinzip: Die Notenwerte der überklammerten Noten sind mit dem Faktor ( 2r ) zu multiplizieren, wobei r dem an der Klammer angegebenen Teilungsverhältnis entspricht. (Alles bisher über den Notenwert Erwähnte gilt uneingeschränkt auch für die Pausensymbolik.) Über die Überklammerung und die Punktierung hinaus besteht außerdem noch die Möglichkeit Notenwerte additiv mittels einer Ligatur – auch Haltebogen genannt – auch über Taktgrenzen hinweg zusammenzufügen. In solch einem Fall bestimmt die Position der ersten Note den Beginn des Schallereignisses und die Summe aller Notenwerte dessen Länge. Manche Arten der Schallerzeugung beinhalten keine Möglichkeit, die Länge des erzeugten Schallereignisses zu beeinflussen (siehe 2.1.1.1). Dabei muß der Notenwert als „Platzhalterfunktion“ verstanden werden, die Note zeigt also an, wann das Ereignis beginnt und wie groß der Abstand zum folgenden Ereignis oder zur folgenden Pause ist. Noten oder Pausenwerte stellen für sich genommen relative Dauern von Ereignissen dar. In Verbindung mit einer Tempoangabe und dem Wissen über die verwendete Taktart wird es jedoch möglich die absolute Dauer eines Ereignisses zu bestimmen.2 Ausführlichere Informationen finden sich in [Hai00]. 2.1.2.1.1.2 Rhythmische Struktur Rhythmische Strukturen werden durch die waagrechte Anordnung von Noten und Pausen von links nach rechts verbildlicht. Die relative Position (bezogen auf den Anfang des Stückes) einer Note ergibt sich aus der Aufsummierung aller vorangegangenen Noten- bzw. Pausenwerte, die graphische Position der Notensymbole spielt jedoch, abgesehen von der Reihenfolgeninformation keine Rolle (vgl. 2.1.2.2 und Abb. 2.1.2.1.1.2). Zur besseren Orientierung wurden Taktstriche eingeführt, die das Ende bzw. 1 2
Es gibt hier auch den umgekehrten Fall: Eine gerade Teilung in der ternären Rhythmik nennt man Duole Der Nenner der Taktart bestimmt den Notenwert, der als Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Pulsschlägen festgelegt wurde. Über die Tempoangabe kann der Abstand dieser beiden Pulsschläge in sek berechnet (bpm-Angabe) werden. Die absolute Dauer eines Ereignisses errechnet sich somit folgendermat ßen: ∆T = 60∗n ∗ v, ∆T =absolute Ereignisdauer, t=Geschwindigkeit in bpm, n=Nenner der Taktart, v=Notenwert
12
44
ë ë ë ë
ë ë ë
44 À
(a)
(b)
À
44
À
44
(c)
(d)
Abbildung 3: Vier unterschiedliche Darstellungen ein und desselben Rhythmus
den Anfang eines Taktes markieren. Durch die Taktart ist festgelegt, wie groß die Summe der Noten- bzw. Pausenwerte zwischen zwei Taktbegrenzern sein soll. Markiert die erste Zählzeit in einem Takt zwar immer dessen Schwerpunkt, so bedeutet dies jedoch nicht, daß Noten, die auf dieser Zählzeit verortet sind, auch als Schwerpunkt, d.h. betont wiederzugeben sind.3 Eine grobere Einteilung als der Takt bildet die Gliederung eines Stückes in unterschiedliche Teile. Jeder dieser Teile trägt einen Namen oder eine symbolische Bezeichnung, wie beispielsweise „ Intro “, „ Bridge “, „ A “, „ B “, „ C “,. . . , die am Anfang des jeweiligen Teils annotiert wird. Die lineare Struktur des Notenbildes wird häufig durch Wiederholungs- und Verzweigungsanweisungen aufgebrochen. Parallele Notenzeilen ermöglichen die Darstellung gleichzeitig verlaufender musikalischer Vorgänge. Sie sind über den Grundschlag sozusagen aneinander „gekoppelt“. In der modernen Notenschrift wird eine derartige Kopplung über Klammersymbole, wie eckige Klammern oder die sogenannte Akkolade abgebildet. Für die Notation von Tasteninstrumenten werden beispielsweise zwei Notenzeilen mit einer solchen Akkolade verbunden. Eckige Klammern hingegen, werden für die rhythmische Kopplung einzelner Spuren, unterschiedlicher Instrumente beispielsweise in Partituren verwendet. Außerdem ist es auch möglich – wie es bei Schlaginstrumenten-Kombinationen, wie dem Drumset häufig der Fall ist – in einer Notenzeile mehrere parallele rhythmische Abläufe (typischerweise zwei) darzustellen. Die Zeile wird dazu in eine obere und eine untere Hälfte geteilt, die jeweils voneinander unabhängige Noten- und Pausenwerte beheimaten. Man betrachte dazu die Abbildung 4. 2.1.2.1.2 Attribute eines Schallereignisses
F O F F F F O F F F O F F F Abbildung 4: Ein Funk-Rhythmus in moderner Notenschrift
2.1.2.1.2.1 Tonale Struktur Fünf parallele, waagerechte Linien bilden die Basis der modernen Notenschrift. Sie, die zusammen als Notenzeile bezeichnet werden, bilden ein Bezugsraster, an dem ausgerichtet, durch die vertikale Lage eines Notensymbols (genauer, des Notenkopfes) die Höhe eines Tones oder die Art der Instrumentierung festgehalten werden kann. Ein Notenkopf muß zwischen oder auf einer derartigen Linie oder einer sogenannten Hilfslinie (dabei handelt es sich um die kontinuierliche Fortsetzung des waagerechten Linienmusters in die Richtung, in der der Notenkopf senkrecht über die bestehende Linierung 3
Der Begriff des Schwerpunktes (siehe [Hem08]) bezieht sich auf die Zähl-, nicht aber auf die Spielweise.
13
Abbildung 5: Beispiel für einen Drum Key (aus [Bra97]
hinausragt) platziert sein. Der tonale Abstand zwischen einer Notenlinie und dem direkt benachbarten Freiraum ist nicht konstant, sondern entspricht abhängig davon, welche der Linien Gegenstand dieser Betrachtung ist und welcher Notenschlüssel in der Notenzeile verwendet wird, der sie angehört, entweder einem Halbton oder einem Ganztonschritt4 . (Der konkrete tonale Abstand ergibt sich aus dem Abstand der Stufen einer Dur- bzw. Molltonleiter, deren Lage wiederum durch die Tonart und den Notenschlüssel bestimmt ist. Durch eine Platzierung der Notensymbole auf den Notenlinien allein sind noch nicht alle möglichen Tonhöhen darstellbar. Man behilft sich deshalb mit sogenannten Versetzungszeichen. Durch einen Notenschlüssel, wird der Bezug zwischen einer absoluten Tonhöhe und einer bestimmten Notenlinie hergestellt. Auch für die Niederschrift einer Stimme eines Schlaginstrumentes gibt es Notenschlüssel5 . Diese legen jedoch nicht fest, welches Teilinstrument durch welche Notenlinie repräsentiert ist. Vielmehr muß in in einem sogenannten Drum Key (siehe Abbildung 5) eine solche Definition separat vorgenommen werden. Normalerweise werden Versetzungszeichen dabei nicht verwendet. 2.1.2.1.2.2 Lautstärke und Akzentuierung Lautstärke, Maß für die Stärke einer Schallempfindung [Fis76] Die Physik kennt zur Beschreibung der Lautstärke unterschiedliche Größen. Dazu zählen W unter anderem das Phon, das Sone, oder die Schall-Leistung in m 2 . All diese Werte treffen absolute Aussagen über bestimmte einzelne Aspekte eines Schallereignisses, manche von ihnen nehmen dabei Bezug auf die menschliche Wahrnehmung desselben. In der Musik sind derartige absolute Festlegungen jedoch unüblich. Hier bedient man sich relativer Lautstärkegrade, wie piano-pianissimo (äußerst leise), pianissimo (sehr leise), piano (leise), mezzopiano (mittelleise), mezzoforte (mittellaut), forte (laut), fortissimo (sehr laut) und forte-fortissimo (äußerst laut). Ihre Ordnung entspricht der einer Ordinalskala, die Wahl konkreter Ausprägungen (d.h. messbarer Werte) obliegt dem Ermessen des Interpreten. Den Rang eines wichtigen musikalischen Gestaltungsmittels [Hem08] erhält die Lautstärke 4
Dies ist einer der Gründe, weshalb die Umsetzung von in diesem System geschriebener Musik mit bestimmten Instrumenten sehr viel Übung voraussetzt und weshalb wiederum die Eignung der modernen Notenschrift für diese Instrumente immer wieder angezweifelt wird. Klavarscript beispielsweise ist ein Ergebnis solcher Zweifel. 5 Für alle folgenden Definitionen sei der Begriff Schlagzeug, -werk oder Percussion insoweit eingeschränkt zu verstehen, daß Formen, wie beispielsweise Glockenspiel, Xylophon, Vibraphon und Marimbaphon von den Betrachtungen nicht abgedeckt werden.
14 dadurch, daß sie sich im Verlauf eines Stückes verändern kann. Lautstärkenveränderungen können abrupt oder kontinuierlich (crescendo, decrescendo) erfolgen. Ändert sich die Lautstärke für einzelne Töne bzw. Schläge, so spricht man von Akzentuierung. Auch Akzente können in einem mehr (sforzando, ∧) oder weniger (leichter Akzent, >) stark ausgeprägten Kontrast zu den umgebenden, d.h. sowohl den vorangehenden und nachfolgenden, als auch den parallel stattfindenen Schallereignissen stehen. 2.1.2.2 (Schlagzeug-)Tabulatur und Computerdarstellungen Tabulatur ist im Allgemeinen nicht als eine Erscheinung zu betrachten, die allein der modernen Musikpraxis zuzuordnen ist, es gibt sie vielmehr schon seit einigen Jahrhunderten. Ihr Zweck ist dabei immer der selbe geblieben, nämlich der, eine möglichst direkt (siehe 2.1.2.1.2.1) an einem bestimmten Instrument umsetzbare Art der Notation bereitzustellen. Als weitere Bezeichnung für Tabulatur findet deshalb seltener auch den Terminus Griffschrift Gebrauch. Bestimmte Tabulaturarten sind enger (z.B. Klavarscript für Klavier und Orgelnoten oder sogenannte Drum-Tabs), andere hingegen (wie beispielsweise die neue deutsche Orgeltabulatur oder die Gitarrentabulatur) weniger eng mit der modernen Notenschrift verwandt. o x f c
= = = =
bounce (normal stroke) rim click flam (single) hihat close
HT = high tom LT = low tom SD = snare drum (x = on rim only) BD = bass drum HHF = hihat foot HT SD LT BD HHF
|---o----O-----oo|---o----O-----oo|----------------|-------------O--| |x-x-xx-x-xx-xx-x|x-x-xx-x-xx-xx-x|fo-oOo-oOo-oO-O-|-oOo-O-O-O-oO---| |O-----o----o----|O-----o----o----|----------------|---------------O| |o--oo--oo--oo--o|o--oo--oo--oo--o|o--oo--oo--oo--o|o--oo--oo--oo--o| |c--c--c---c--c--|c--c--c---c--c--|c--c--c---c--c--|c--c--c---c--c--| (1 + 2 + 3 + 4 + |1 + 2 + 3 + 4 + |1 + 2 + 3 + 4 + |1 + 2 + 3 + 4 + ) (a) ASCII-Schlagzeugtabulatur
F F FF FF F F F FF FF F FF FF FF F F F FF FF F FF FF F
F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F (b) (konventionelle) moderne Notenschrift
Abbildung 6: Ein Darstellungen
4 4 -Mozambique-Rhythmus
mit zweitaktigem Fill-In in unterschiedlichen
2.1.2.2.1 Schlagzeugnotation mit der ASCII-Tabulatur Für die Entstehung und Verbreitung der verschiedenen ASCII-Tabulaturarten dürfte vermutlich die Nutzbarmachung des Internet durch breite Bevölkerungsschichten im vergangenen Jahrzehnt als verantwortlich angesehen werden. Bei ASCII-Tabulaturen handelt es sich nämlich um reine Text-
15 dateien (vgl. Abbildung 2.6(a)), die ohne Zuhilfenahme von spezialisierter, proprietärer Software erstellt, betrachtet und verbreitet werden können. Diesem Vorteil, sowie der relativ geringen Größe derartiger Dateien stehen jedoch verhältnismäßig beschränkte Gestaltungsmöglichkeiten sowie einige Einschränkungen bezüglich der Ausdrucksmächtigkeit gegenüber. Der konventionellen Notation nachempfunden, besteht auch bei Drum-Tabs eine Notenzeile aus parallelen waagrechten Linien. Deren Anzahl richtet sich jedoch nach der Zahl der verwendeten Einzelinstrumente des zu notierenden Schlagwerks und kann sich im Verlauf eines Stückes einem ggf. veränderten Bedarf anpassen. Üblicherweise wird vor jeder dieser Notenlinien durch ein Kürzel festgelegt, welches Einzelinstrument sie repräsentiert. Auch die Praxis, Taktgrenzen mit Taktstrichen zu markieren, wurde von der konventionellen Notenschrift übernommen. Seltener ist die (Zähl-)Position innerhalb eines Taktes durch Ziffern6 senkrecht unter der entsprechenden graphischen Position angegeben. (siehe auch [Unb08]) „-“-Zeichen können als Andeutung einer Notenlinie verstanden werden. Darüber hinaus sind sie aber auch als Pausensymbol anzusehen. Ein Takt ist in eine bestimmte Anzahl von Rasterpositionen geteilt, welche immer den gleichen zeitlichen Abstand aufweisen und auf denen entweder eine Pause (-) oder ein Schlagsymbol liegt. Der „Notenwert“ solch eines Symbols oder solch einer Pause entspricht dem Kehrwert der Anzahl der Teilungen des 1 Taktes (sehr häufig 16 ), diese Anzahl wiederum entspricht einem Vielfachen des Zählers der Taktart. Ein Schlagsymbol verbildlicht die zeitliche Position zu der ein Schlag eines bestimmten Typs ausgeführt werden soll, Großschreibung kann hierbei eine Akzentuierung andeuten. [Tho04, 2.17 - 2.19] Allgemein lässt sich über computertextbasierte Schlagzeugtabulatur dieser Art festhalten, daß sie keine (unterscheidbaren) Notenwerte im Sinne der konventionellen Notenschrift verwendet. Im Vordergrund steht vielmehr die Darstellung der (relative) zeitliche Position eines Schlages, ohne auf die Summe der vorangegangenen Noten- und Pausenwerte Bezug nehmen zu müssen. Die diesbezügliche Ausdrucksmächtigkeit auszuschöpfen ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, da beispielsweise die Verwendung einer ungeraden Teilung innerhalb eines binären Rhythmus zur Folge hat, daß als Teilungszahl für den Takt das kleinste gemeinsame Vielfache aus der binären und der ungeraden Teilungszahl verwendet werden muß. Dies führt wiederum zu einer gegebenenfalls sehr großen graphischen Länge eines Taktes und damit zum Verlust der Erfassbarkeit der notierten Zusammenhänge. Weiterhin ist es schwierig bzw. auch zum Teil überhaupt nicht möglich die Gefügestruktur bei komplexeren (Poly-)Rhythmen oder die Zusammengehörigkeit einzelner Schläge zu Phrasen etc. deutlich zu machen. 2.1.2.2.2 Computerdarstellungen für Drum-Patterns Drum-Machines oder Drum-Computer sind Geräte oder Computerprogramme, die Geräusche von Schlaginstrumenten künstlich erzeugen können. Um aus einzelnen Geräuschen Muster bzw. Rhythmen entstehen zu lassen, bedarf es einer Koordinationsinstanz, die die Drum-Machine anweist welcher Klang zu welchem Zeitpunkt ausgelöst werden soll. Bei dieser Instanz wiederum kann es sich um eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, wie beispielsweise ein elektronisches Schlagzeug handeln, mit der ein Musiker die Anweisungen für den Drum-Computer in Echtzeit erzeugt. Eine weitere Option besteht darin, (Schlag-) bzw. Anweisungsmuster maschinell aus einer Beschreibung zu generieren. Eine derartige Beschreibung zu erstellen, festzuhalten und 6
Ein „+“ markiert dabei eine Achtelposition, „e“ und „a“ die erste bzw. zweite Sechzehntelposition der vorausgegangen (Viertel-)Zählzeit
16 sie an die Instanz zu übergeben, setzt eine Syntax, eine Notationsform voraus. Schlagzeugoder Percussionrhythmen verarbeitende Programme bieten hierfür zum Teil an, das Schlagmuster in konventioneller Notenschrift zu programmieren, in der Regel jedoch bedient man sich zur Eingabe eines speziellen Drum-Editors. Die Darstellung von Schlagfolgen in den meisten Drum-Editoren erinnert stark an Drum-Tabs, weil auch hier gewöhnlich waagrecht verlaufende Bereiche eine Zeitachse darstellen, auf der die Ereignissymbole für ein einzelnes Teilinstrument an einem Zeitraster ausgerichtet angeordnet sind. Zur exakten Positionierung oder Lokalisierung eines einzelnen Ereignisses lässt sich die Auflösung des Rasters in Stufen variieren. Bei manchen Editoren encodieren die Ereignissymbole bestimmte Attribute eines Ereignisses, so wird z.B. der Lautstärkenwert meist durch unterschiedliche Farben angezeigt (siehe dazu Abb. 2.7(b)).
(a) Der Rhythmus aus Abb. 4 im Pattern-Editor des Programms „Hydrogen“ (http://www.hydrogen-music.org)
(b) Der Rhythmus aus Abb. 4 im Pattern-Matrix-Editor des Programms „Rosegarden“ (http://www.rosegardenmusic.com)
Abbildung 7: Computerdarstellungen
2.1.3 Beschränkungen von Notenschrift und Tabulatur – das Konzept des „Rhythm Space“ Die moderne Notenschrift erlaubt es, rhythmische Sachverhalte mathematisch präzise festzuhalten. Ihre Ausdrucksmächtigkeit hinsichtlich der relativen zeitlichen Lage eines Schallereignisses lässt sich aus der Betrachtung der Menge aller möglichen, darstellbaren Notenrespektive Pausenwerte und der daraus denkbaren Kombinationen unter Einbeziehung der Möglichkeiten, die sich aus der Angabe einer ungeraden Teilung ergeben ableiten z (Q+ / {q | 2zn ∨ 3∗2 n} 0 ). Praktisch ist jedoch mit der Darstellung eines Zeitpunktes tonset ∈ (z, n ∈ N+ ) eine nicht selten erhebliche Abnahme der Lesbarkeit verbunden. Auch die 0
17
Î ÎÎÎ ÎÎ Î ÎÎÎ ÎÎ (a) Notation mit Achtelnoten
3 3 3 3 3 Î Î Î Î Î Î Î Î Î Î Î Î 3 (b) Näherung für die Interpretation
Abbildung 8: Darstellung eines triolisch zu interpretierenden Jazz-Rhythmus
beiden anderen Notations- bzw. Darstellungsformen, die Tabulatur und die Computerdarstellungen, weisen in diesem Bereich Defizite auf. Aus diesem Grund wählt man in bestimmten Fällen, in denen diese Defizite einer problemlosen Niederschrift bzw. Erfassung in besonderem Maße abträglich wären, eine vereinfachte Darstellung. Die dadurch notwendig werdenden Interpretationsvorschriften sind dann explizit zu beschreiben oder sie sind dem Interpretierenden allgemein bekannt. Ein Beispiel hierfür wäre die verbreitete Darstellung annähernd triolischer Jazz- oder Shuffle-Rhythmen durch Achtelnoten, wie sie in Abbildung 8 zu sehen ist. Soll „Rhythmusmaterial“ hingegen rechnergestützt verarbeitet werden, so setzt dies eine exakte Repräsentation voraus. Hierfür ist unter mehreren auch jene Alternative denkbar (und auch praktisch in Gebrauch), die Zeit vom Stückanfang, dem Taktanfang, etc. bis zum betrachtenden Ereignis absolut (siehe dazu 3.2.2.1.2) bzw. im Verhältnis zu einer Taktlänge oder dem Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Grundschlägen zu messen. Die Rhythmik einer Menge von Schallereignissen wäre dann ebenfalls in Form einer Menge von Zahlenwerten (aus R+ 0 ) darstellbar, die die Auftretenszeitpunkte tonset (event) der Ereignisse repräsentieren. Zwei Rhyhtmen Ra und Rb , bestehend aus einer festen Anzahl (n) von Schallereignissen wären durch Gegenüberstellung der tonset (event) aus einem definierten Zeitbereich (z.B. ein Takt) vergleichbar. Ordnet man die tonset (event) dieses Zeitbereichs aufsteigend nach ihrem Zahlenwert, so kann die entstehende Liste auch als Vektor in einem n-dimensionalen Koordinatensystem, dem Rhythm-Space betrachtet werden. Ein Vergleich mehrerer Rhythmen wäre dann mit geometrischen Mitteln durchführbar. [Hon02]
2.2 Drumset – Ein Rhythmusinstrument 2.2.1 Aufbau eines Drumsets Schlag- oder Percussioninstrumente7 lassen sich in solche mit bestimmbarer Tonhöhe (Pauken, Stabspiele, Röhrenglocken, etc.) und in die Gruppe der Geräuschinstrumente unterteilen [Hem08]. Aus bestimmten, der letzteren Gruppe angehörigen – konkrete Beispiele dafür sind Trommeln, Becken, Klanghölzer,. . . – setzt sich das Drumset zusammen. Gewöhnlich enthält diese Zusammenstellung (siehe Abbildung 2.9(a)) • mindestens eine große Trommel, auch Basstrommel, Bass- oder Base-Drum die durch den Fuß des Drummers über einen Umlenkmechanismus, der sogenannten Fußmaschine (engl. (Foot-)Pedal) betätigbar ist (Abbildung 2.9(c)), 7
Diese Begriffe sind gleichbedeutend
18
(a) Typischer Aufbau und Zusammenstellung eines Drumsets
(b) Körperhaltung beim Schlagzeugspiel
(c) Fußmaschine
Abbildung 9: Drumset, Aufbau und Spielposition (aus [Fin76])
• mindestens eine kleine Trommel, auch Snaredrum oder einfach nur Snare genannt, welche mittig vor dem Schlagzeuger platziert ist. Ihr charakteristisches Merkmal ist der sogenannte Snareteppich, eine Reihe parallel gespannter und von unten auf dem Resonanzfell aufliegender Drähte, die der Snare ihren typischen Klang verleihen. • einem Becken und/oder der sogenannten Hi-Hat, welche aus zweien, auf einem speziellen Ständer montierten Becken besteht. Die Mechanik dieses Ständers erlaubt es, durch einen Spannmechanismus die Hi-Hat zu „öffnen“, d.h. die beiden Becken auseinander zu bewegen (Ruhezustand) oder sie durch Ausübung von Druck mit dem linken Fuß zu „schließen“, also die Becken derart aufeinander zuzubewegen, daß ihre konkaven Seiten ein Volumen einschließen. Zusätzlich kann die Hi-Hat auch noch mit Stöcken „von oben“ bespielt werden. Gewöhnlich wird dieses Set durch • (mehrere) Hänge- bzw. Standtoms, dabei handelt es sich um Trommeln unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Kesseltiefe, • sowie einer Anzahl unterschiedlicher Becken (nennenswert sind dabei die sogenannten Crash- und Splashbecken), • und weiterer Effekt- und Percussioninstrumente, wie beispielsweise einer Kuhglocke
19 oder auch Cowbell genannt erweitert. Häufig wird das Drumset jedoch in seiner Zusammenstellung um Instrumente erweitert wird, die klassischerweise einem Percussion-Setup angehören. Jam-Blocks, verschiedene Glocken, Timbales, Cascaras, etc. erweitern so die klanglichen Gestaltungsmöglichkeiten des Drummers. Höhe bzw. Lage der bespielten Oberfläche der Instrumente, sowie deren Neigungswinkel und Neigungsrichtung sind an Körpergröße und -bau des Spielers anpassbar. Die Struktur, d.h. die grobe Lage der Instrumente zueinander ist jedoch in der Regel einheitlich. Für Linkshänder lassen die meisten Komponenten einen seitenverkehrten Aufbau zu. (Alle Angaben zu Seitenverhältnissen verstehen sich für Linkshänder umgekehrt)
2.2.2 Grundlegende Spieltechniken Zur uneingeschränkten Bedienung des Drumsets sind üblicherweise alle vier Gliedmaßen notwendig. 2.2.2.1 Untere Extremitäten Um die Bass-Drum (rechter Fuß) sowie das Hi-Hat-Pedal (linker Fuß) zu betätigen, werden für gewöhnlich die unteren Extremitäten gebraucht. Je nach Art und Positionierung von erweiternden Instrumenten (bspw. zweite Bass-Drum, Pedal für Cowbell/Jam-Block, zweite (remote) Hi-Hat, etc.) können sich diese beiden Einsatzbereiche aber auch zum Teil erheblich vergrößern. Daraus wiederum ergibt sich die Notwendigkeit besonderer Spieltechniken, die es ermöglichen, zwei Instrumente mit einem Fuß zu betätigen (z.B. Cowbell und Hi-Hat) oder zwischen den zu bespielenden Einheiten zu wechseln. Die oberen Gliedmaßen werden gewöhnlich zur Erreichung des restlichen Instrumentariums eingesetzt. 2.2.2.2 Obere Extremitäten Abhängig davon, welche Klangvorstellung umgesetzt werden soll, verwendet man dabei Stöcke, Mallets, Rods, Besen oder teilweise auch die bloße Hand als Betätigungsglied. Für die Stockhaltung hat sich eine Reihe unterschiedlicher Methoden etabliert, von denen sich der Großteil in eine der beiden Kategorien einteilen lässt: Traditionelle Stockhaltung (Traditional Grip) Die kleine Trommel bildet das Zentrum des Schlagzeugs und wird in diesem Zusammenhang, abgesehen von wenigen Ausnahmen in sitzender Körperhaltung gespielt. Ihre Entwicklung ist eng mit der Geschichte der Militärmusik verbunden, wo sie als Marschinstrument, mit Hilfe eines Halteriemens vor der linken Hüfte befestigt, stehender- oder gehenderweise benutzt wird. Das Schlagfell ist dabei vom Körper weg nach vorne unten rechts geneigt. Betrachtet man den Stock als Verlängerung bzw. Fortsetzung des Armes in annähernd axialer Richtung, so ist diese Haltung wohl für die rechte, nicht jedoch für die linke Hand geeignet, setzt man voraus, daß Oberkörper und Arme keine unergonomische oder verkrampfte Haltung einnehmen sollen. Als Konsequenz daraus ergab die Suche nach einer geeigneten Körper- oder Stockhaltung offenbar den sogenannten „Traditional Grip“, bei dem die Haltung des rechten Stockes in genannter Weise beibehalten wird, der linke Stock aber orthogonal zu dieser Richtung festgehalten wird.[Fin77] Rechte Hand: Der Stock wird von der Daumenbeere und dem ersten Fingerglied (bzw. dem Fingermittelgelenk) des Zeigefingers durch leichten Druck auf etwa einem Drittel seiner Länge(vom stumpfen Ende ab) eingeklemmt. Zwischen den
20 beiden Berührstellen liegt der Drehpunkt des Stockes. Mittel-, Ring- und kleiner Finger sowie die Handfläche umschließen den Stock. Linke Hand: Der Stock liegt auf dem Hautlappen, der zwischen Daumen und Zeigefinger der rechten Hand verläuft und wird vom ersten Daumenglied gegen den Mittelhandknochen, welcher zum Zeigefinger führt, mit leichtem Druck festgehalten. Die Restlichen Finger sind so in Richtung Handfläche gekrümmt, daß Zeige- und Mittelfinger den Stock von außen umschließen, der Ring- und der kleine Finger hingegen berühren ihn mit ihrer Außenseite. Daumen und Zeigefinger schließen somit den Drehpunkt, Mittel- und Ringfinger den „Lagerpunkt“ ein. Die traditionelle Stockhaltung wird auch heute noch von vielen namhaften, professionellen Schlagzeugern angewendet. Zu Ihnen zählen Steve Gadd, JoJo Mayer, Ed Thigpen, Pete York, Paul Wertico, Charly Antolini, und viele mehr. Moderne Stockhaltung (Match Grip, Matched Grip) Anders als die traditionelle, kann die moderne Stockhaltung als symmetrisch bezeichnet werden. Die linke Hand hält und führt den Stock auf genau die selbe Art und Weise wie die rechte. (siehe auch [Fin77]) (detailiertere Beschreibungen dazu finden sich in [Fam96]) Um der Ungleichheit der Fertigkeiten der beiden Hände Rechnung zu tragen wird die Hi-Hat in der Regel in Rhythmen, welche durchgängige Hi-Hat-Passagen enthalten, mit der rechten, die kleine Trommel dagegen mit der linken Hand gespielt, weil die Snarearbeit in diesem Zusammenhang oftmals einfacher oder weniger anstrengend ist. Daraus resultiert die Notwendigkeit einer gekreuzten Haltung der Arme. Die Snare mit der rechten und die Hi-Hat gleichzeitig mit der linken Hand (also ohne die Arme zu überkreuzen) zu spielen wird als Open-Handed-Playing bezeichnet. 2.2.2.3 Instrumentenspezifische Techniken Der Klang einer (akkustischen8 ) Trommel hängt von mehreren Faktoren ab. Manche davon sind beeinflussbar andere hingegen sind bauartbedingt. Zu letzteren gehören unter anderem Form, Maße und Material des Kessels oder der Spannreifen. Die Stimmung der Trommel zählt demgegenüber zu den veränderlichen Größen. Sie kann mit relativ geringem Aufwand durch Modifikation der Fellspannung eingestellt werden. Auch die Spielweise ist ein wichtiger den Klang beeinflussender und veränderlicher Faktor. 2.2.2.3.1 Universelle Schlagtechniken Presschlag, Buzz-Stroke Bei einem einfachen Schlag wird der Stock mit geringem Kraftaufwand in Richtung Fell beschleunigt. Die Handhaltung sollte dabei stets locker und unverkrampft sein. Beim Auftreffen auf der Felloberfläche wird ein großer Teil der Bewegungsenergie an das Fell abgegeben9 , sodaß es sich in Bewegung versetzt. Das Fell wiederum überträgt jene Bewegung zum einen an die Umgebungsluft, zum anderen kommt es seinem Bestreben, die Spannungsenergie, die es durch den Schlag und die damit verbundene Deformierung in sich aufgenommen hat, wieder abzugeben nach, indem es in seine Ruhelage zurückkehrt. (Dies geschieht unter mehrmaligen Überschwingen.) Der in diesem Moment auf dem Fell aufliegende Stock erfährt dadurch 8 9
elektronische Drum-Pads haben bis dato einige Beschränkungen gegenüber ihren akkustischen Pendants weitere Teile der Energie bewirken die kurz-, sowie langfristige Deformation des Stocks oder gehen in thermische Energieformen über. Auch die Luftreibung der beteiligten Körper ist hierbei eine nicht zu vernachlässigende Einflussgröße.
21 eine Beschleunigung vom Fell weg und bekommt so einen Teil der Energie des Schlags zurück10 . Bei einem Buzz-Stroke wird der Stock für eine bestimmbare Dauer durch den Drummer mit einer Gegenspannung beaufschlagt, die bewirkt, daß der Stock in sehr kurzen (und im Verlauf immer kürzer werdenden) zeitlichen Abständen auf- und abfedert und dadurch eine Serie, äußerst nah beeinanderliegender Einzelschläge mit abnehmender Intensität erzeugt. Stick-on-Stick Ein Stick-on-Stick benötigt beide Hände zur Ausführung. In dem Moment, in dem der untere der beiden Stöcke das Fell erreicht, trifft auch der zweite Stock von oben auf ihn auf. Back-Sticking Mit dem Begriff Back-Sticking wird die Ausführung eines Schlages mit der stumpfen, anstatt der Kopfseite des Stocks bezeichnet. 2.2.2.3.2 Spezielle Schlagtechniken 2.2.2.3.2.1 Snaredrum und Toms Aufgrund der Beschaffenheit einer akustischen Trommel, ist die Fellspannung nicht auf der gesamten Oberfläche des Schlagfells homogen. Vielmehr hängt die Spannung an einem Ort des Fells vom Abstand dieses Ortes zum Rand des Fells ab. Auf Grund dieser Tatsache kann der Klang eines Schlages durch den Ort auf der Fellfläche beeinflusst werden, an dem dieser Schlag ausgeführt wird. In der musikalischen Praxis teilt man das Fell einer Trommel deshalb in verschiedene Zonen ein, die sich voneinander, durch, zur Fellmitte konzentrische Kreise, abgrenzen lassen und deren Klang sich mehr oder weniger signifikant unterscheiden lässt. Außerdem haben sich bestimmte Spieltechniken entwickelt, die den Rand, d.h. den Spannreifen (engl. Rim) der Trommel mit einbeziehen (diese Spieltechniken findet man hauptsächlich beim Snarespiel, seltener bei der verwendung von Toms oder anderen Trommelarten vor): Rim-Click/Cross-Sticking Ein Rim-Click wird üblicherweise mit der linken Hand ausgeführt. Der Kopf des Stockes liegt dabei auf dem Fell auf und seine Rückseite schlägt den Rand der Trommel an. Durch die Auflagefläche der Hand sowie deren Lage auf dem Fell lässt sich der Klang eines solchen Cross-Stickings variieren. Rim-Shot Ein Rim-Shot kann sowohl mit der linken, als auch mit der rechten Hand ausgeführt werden. Der Schlag wird dabei so abgegeben, daß der Stock sowohl mit seinem Kopf das Fell als auch mit dem Schaft den Rand der Trommel berührt. Auch hierbei ist der Klang durch den Ort des Eintreffens beeinflussbar. 2.2.2.3.2.2 Becken Auch ein Becken (engl. „Cymbal“) kann eine Reihe unterscheidbarer Klänge hervorbringen. Grundsätzlich sind aber drei Spielweisen unterscheidbar: Crashing Beim Crashen wird die Kante des Beckens angeschlagen, wodurch es in grobe und unregelmäßige Schwinungen versetzt wird. Der Begriff leitet sich von einer Beckenart (den Crash-Becken) ab, die vorwiegend für diese Betätigungsart vorgesehen ist. Ride Das Becken mit der Stockspitze auf seiner Oberfläche zu bespielen wird als „Riden“ bezeichnet. Durch einen derart ausgeführten Schlag versetzt man das Becken in feine, regelmäßige Schwingungen. Choking Das im englischen Sprachraum mit dem Ausdruck „choking“ bezeichnete Abdämpfen, des bei manchen Becken durchaus langanhaltenden Nachklingens des Beckens wird durch Festhalten des Beckenrandes an einer beliebigen Stelle erreicht. 10
Hierauf basieren eine Reihe fortgeschrittener Techniken, wie beispielsweise der sogenannte Double-Stroke oder die Push-Pull-Motion, die es dem Drummer erlauben eine sehr hohe Geschwindigkeit zu erreichen
22 Des Weiteren besitzen die meisten Becken, abgesehen von Flat- oder speziellen Effektbecken, eine sogenannte Glocke, auch Cup oder Bell genannt. Auch mit ihrer Hilfe kann ein Klang erzeugt werden, der sich von denen der anderen Bereiche des Beckens unterscheidet. Auch beim Beckenspiel kann durch Back-Sticking eine Klangveränderung erreicht werden. 2.2.2.3.2.3 Hi-Hat Die Hi-Hat ist ein vergleichsweise vielseitiger Teil des Drumsets. Dadurch, daß es aus zwei Becken in vertikaler Lage besteht, bietet es Möglichkeiten, von oben, als auch von unten bespielt zu werden11 . Wie bei einem normalen Becken, kann auch die Glocke zur klanglichen Variation genutzt werden. Die Besonderheit beim Hi-Hat ist jedoch, daß sich der Abstand beider Becken mit dem Fuß verändern lässt. Dieser Umstand kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden: „Chick“ So wird das Schließen der Hi-Hat (per Fuß) bezeichnet. Es entsteht, bei entsprechender Geschwindigkeit, mit der die Ränder der beiden Becken aufeinandertreffen ein kurzes Geräusch. Die Becken bleiben für kurze Zeit in diesem geschlossenen Zustand, wodurch ein hörbares Nachschwingen unterbunden wird. (Foot-)„Splash“ Als „splashen“ bezeichnet man ebenfalls eine Betätigungsart der HiHat, bei der sich die Ränder der Becken nur sehr kurz treffen und dann sofort durch den Federmechanismus des Hi-Hat-Stativs wieder voneinander entfernt werden. Im Gegensatz zum Hi-Hat-Chick entsteht ein längerer, durch das Nachschwingen der beiden Becken hervorgerufener Klang. Eine, beim Bespielen der Hi-Hat (von oben), maßgeblich den Ton beeinflussende Größe ist der Abstand der beiden Becken zueinander. (Typischerweise sind die Ränder der Hi-Hat nicht genau parallel, vielmehr weicht das untere der beiden leicht von der Vertikalen ab, sodaß sie sich bei Unterschreitung eines bestimmten Abstandes in einem Punkt berühren. Wird eines der beiden angeschlagen und dadurch in Schwingung versetzt so überträgt sich ein Teil von dessen Bewegungsenergie einerseits auf das nicht angeschlagene, andererseits treffen die Becken, bedingt durch die unterschiedliche Form beider Schwingungen in sehr kurzen Abständen immer wieder aufeinander, was ein „zischendes“ Geräusch erzeugt.) Durch ihre Veränderung wird sowohl der zwischen beiden Becken liegende Resonanzraum, als auch der Schwinungsfreiraum der Becken beeinflusst. Ein Schlag kann so von einem, im geschlossenen Zustand kurzen, bis zu einem mehrere Sekunden dauernden Geräusch im offenen Zustand hervorbringen.
2.2.3 Das elektronische Drumset Die Entstehung des elektronischen Schlagzeuges, auch E-Drum genannt, ist auf die frühen 1970er Jahre zu datieren: The first use of electronic drums is arguably on the Moody Blues 1971 song, „Procession“ from the album Every Good Boy Deserves Favor. Graeme Edge used a very innovative and fragile custom drum synth that he created with Sussex University Professor, Brian Groves. It was a tangle of wires and transistors and worked only sporadically. No commercial product ever came from it.[Ren09] Mit dem „Syndrum“ brachte die Firma Pollard Industries 1976 das erste kommerzielle Produkt auf den Markt, welches der Kategorie E-Drum zuschrreibbar ist, wenngleich 11
Die beiden Hi-Hat-Becken (Hi-Hat-Top und Hi-Hat-Bottom) sind für gewöhnlich unterschiedlich beschaffen und unterscheiden sich deshalb in ihrem Klang
23 es sich dabei auch noch nicht um ein vollständiges Drumset handelte. Dieser erste Vorläufer heutiger E-Drums war hauptsächlich wegen seines besonderen, nicht mit akkustischen Instrumenten erzeugbaren Klangs richtungsweisend für die weitere Entwicklung der Produktkategorie.[Ren09] 2.2.3.1 Komponenten und Funktionsweise Der Grundlegende Unterschied zwischen einem akkustischen und einem elektronischen Schlagzeug liegt in der Art der Tonerzeugung. Setzt ein akkustisches Instrument normalerweise auf mechanischem Wege die Bewegungsenergie seiner Betätigung in Schallwellen um, die von der Luft ans Ohr eines Zuhörenden oder an eine Vorrichtung zur Aufzeichung von Audiosignalen getragen werden, so entfällt diese mechanische Kopplung zwischen der Betätigung und der Schallerzeugung. Wie auch bei einigen anderen elektronischen Instrumenten, ist die Art der Betätigung mit der des akkustischen Pendants vergleichbar. Eine, die Betätigung ermöglichende Vorrichtung jedoch, erzeugt im Fall eines elektronischen Instruments anstatt von Luftdruckschwinungen die Änderung einer elektronisch weiterverwertbaren, analogen Größe, wie elektrische Kapazität, Spannung, Strom oder elektrischen Widerstand. Dieser Wert wird nach analoger Vorverarbeitung bei heutigen E-Drumsets üblicherweise digitalisiert und nach weiteren Verarbeitungsschritten einer elektronischen Komponente zur Klangsynthese, einem sogenannten Synthesizer übergeben. Ein Synthesizer bringt allerdings noch keine hörbare, denn eher eine (analoge) Schwinung von Spannung bzw. Strom hervor. Diese wiederum kann nach der Nachverarbeitung, welche unter anderem auch die Signalverstärkung umfasst, in einem letzten Schritt an einen Schallerzeuger, d.h. einen Lautsprecher, Kopfhörer oder ähnlichem übergeben werden. 2.2.3.1.1 Pads Die Schnittstelle zwischen Betätiger und verarbeitender Elektronik bilden beim E-Drumset üblicherweise die sogenannten Pads, deren wesentliche Bestandteile eine Schlagfläche und mindestens ein damit mechanisch verbundener Sensor sind. Die Schlagfläche stellt eines der äußeren Unterscheidungsmerkmale eines E-Drum-Pads dar. So unterscheidet man derzeit zwischen solchen, die aus einer elastischen Kunststoffläche bestehen und solchen, bei denen ein frei schwingendes Fell diese Schnittstelle bildet. In letzterem Fall finden in der Regel jedoch keine gewöhnlichen Kunststoff- oder Naturfelle Verwendung, auch wenn dies bei bestimmten Padtypen durchaus möglich wäre, sondern man bedient sich eines engmaschigen Gewebes aus strapazierfähigen Kunststoffäden, die zwar ein Schwingverhalten zeigen, welches dem eines Kunststoffells ähnelt, allerdings aufgrund seiner Luftdurchlässigkeit auch bei äußerster Intensität der Betätigung nur ein minimales Geräusch erzeugt. Felle dieser Art bezeichnet man als Mesh-Heads, Pads die derartige Felle verwenden als Mesh-Pads. Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang auch die Möglichkeit, die Trommeln12 eines akkustischen Drum-Sets mit sogenannten Triggern abzunehmen und ihr Signal so zu verarbeiten, wie das von E-Drum-Pads. Die Sensoren, die Erschütterung bzw. Schwingung des Fells bzw. der Schlagfläche wandeln sollen, sind in ihrer Funktionsweise häufig mit der eines Mikrofons vergleichbar. Wie sein akkustisches Pendant kommt auch der elektronischen Hi-Hat eine besondere Rolle zu. Wie bei gewöhnlichen Trommel- oder Becken-Pads muß sie in der Lage sein, eine Bespielung „von oben“ zu registrieren und zusätzlich gleichzeitig auch die Betätigung des Hi-Hat-Pedals zu verarbeiten. Im Lauf der vergangenen Jahre hat sich das äußere Aussehen und auch das Spielverhalten der Hi-Hat-Pads von getrennten Hi-Hat-Becken und Hi-Hat12
Für Becken etc. existieren derzeit noch keine derartigen Möglichkeiten
24 Foot-Controller (vgl. Roland FD-8) immer mehr der akkustischen Hi-Hat angenähert (siehe Roland VH-12). 2.2.3.1.2 „Drum-Brain“ Die zentrale Verarbeitungseinheit (siehe Abbildung 10) – sie wird als Drum-Brain, Drum Modul, seltener auch als Sound-Modul oder einfach nur Modul bezeichnet – ist bei einem E-Drumset als separater Baustein ausgeführt, an dem alle einzelnen Pads angeschlossen werden. Das Gehäuse dieses Bausteins enthält elektronische Schaltungen, deren Funktionalität im wesentlichen folgende Aufgaben bedient: 1. Signalaufbereitung: Die Signale, die an den Pad-Eingängen ankommen, werden ggf. in eine leichter verarbeitbare analoge Größe umgesetzt und verstärkt. 2. Digitalisierung des vorverarbeiteten Eingangssignals: Ein AD-Wandler (AD = analog-zu-digital) gibt einen binären Code aus. Die darin encodierte Information entspricht einer Approximation des Spannungswertes an seinem Eingang. Für den Vorgang der Wandlung wird ein bestimmtes Zeitintervall benötigt, welches von der Bauart des Wandlers abhängt. Der digitale Wert wird für gewöhnlich in festen zeitlichen Abständen abgefragt. 3. Berechnung Klangparameter: Der zeitliche Verlauf der (jetzt digitalisierten) Werte ermöglicht Rückschlüsse auf die Intensität eines Schlages. An dieser Stelle der Verarbeitung wird berechnet, ob und wie im Weiteren ein Schallereignis veranlasst werden soll. Zu diesen Berechnungen zählen beispielsweise Schwellwertüberprüfungen (zur sogenannten Crosstalk-Reduktion), Intensitätsberechnungen und -anpassungen. 4. Elektronische Klangsynthese: Ein Synthesizer erzeugt aus Parameterwerten das elektrische Abbild einer Luftdruckschwingung. Sein Ausgangsglied bildet deshalb ein DA-Wandler (digital-zu-analog). Als (nicht exklusive) Alternative zu diesem Signalweg, an dessen Ende wieder ein Audiosignal steht, bieten die meisten Drum-Module auch die Möglichkeit, MIDI-Daten an einem dafür vorgesehenen Ausgang abzugreifen. 5. Signalausgangsvorverarbeitung: In Abhängigkeit davon, welcher Funktionsumfang seitens des Herstellers vorgesehen ist, sind in dieser Verarbeitungsstufe zum Beispiel die Erzeugung analoger Effekte, Möglichkeiten, weitere analoge Signale (LineIn’s) einzumischen und die Verstärkung des vom Synthesizer kommenden Signals zu verorten.
Abbildung 10: Zentraleinheit des, für die Experimente verwendeten E-Drumsets
Neben der bisher beschriebenen Signalverarbeitungskette in einem Drum-Modul, ist zusätzlich auch die 6. Festlegung der Funktionsparameter durch den Benutzer zu erwähnen. Sie umfasst hauptsächlich die Ein- und Ausgabe von Parametrierungsdaten wie Sound- und
25 Lautstärkeeinstellungen. Am Drum-Brain befinden sich dazu unter anderem auch Anzeige und Bedienelemente. Auch zusätzliche Schnittstellen, wie beispielsweise MIDI-Ports, Line-Ein- und Ausgänge, Kopfhörer-Ausgänge usw. sind standardmäßig Bestandteil eines solchen Geräts. 2.2.3.2 Verwendung Waren die Reaktion auf das Aufkommen der ersten elektronischen Schlagzeuge in Fachkreisen noch überwiegend euphorisch „It immediately attracted the attention of many famous players like Carmen Appice (who appeared in their ads), Terry Bozzio[. . . ]“[Ren09], so muß man heute feststellen, daß die Verbreitung von E-Drums für den Live-Bereich auf dem professionellen Sektor von wohl eher zu vernachlässigendem Ausmaß ist. Der Grund für diese mangelnde Akzeptanz ist vermutlich in den negativen Aspekten der Nutzung zu suchen. 2.2.3.2.1 Einschränkungen Bis heute sind E-Drums akkustischen Schlagzeugen in verschiedenerlei Hinsicht unterlegen. Dazu zählen Einschränkungen bezüglich Instrumentenumfangs, d.h. der Form der erhältlichen Pads13 , aber auch bezüglich des Funktionsumfangs der einzelnen Komponenten. Des weiteren mag eine mitunter signifikant unterschiedliche Spielweise verglichen mit einem akkustischen Set ein Hindernis größerer Verbreitung von E-Drums auf dem Live-Sektor sein. 2.2.3.2.1.1 Trommeln Verglichen mit einer akkustischen Trommel, fällt beim Bespielen eines Drum-Pads vermutlich an erster Stelle auf, daß sich das Reboundverhalten, d.h. das Abprallen des Stockes von der Spielfläche spürbar unterscheidet, unabhängig davon, ob Gummi- Mesh-Pads Gegenstand der Betrachtung sind. (Davon auszunehmen sind selbstverständlich Mesh-Pads, die mit einem gewöhnlichen Fell bespannt wurden) Weiterhin vermisst man bei heutigen Pads auch die Möglichkeit, die Klangunterschiede der unterschiedlichen Fellzonen (siehe 2.2.2.3.2.1). Auch die vergleichsweise geringere Sensitivität kann als Nachteil verstanden werden. Besondere Spieltechniken, wie das Cross-Sticking oder das Spiel mit Besen werden derzeit überhaupt nicht oder nur beschränkt unterstützt. 2.2.3.2.1.2 Becken Wie auch bei den Trommel-Pads unterliegen auch Beckenpads Beschränkungen bezüglich des Zonenspiels und ihrer Sensitivität. Das Rebound-Verhalten weicht auch hier signifikant von dem des akkustischen Vorbildes ab. Außerdem sind CymbalPads in nur vergleichsweise wenigen Durchmessern erhältlich, was ggf. die Notwendigkeit eines veränderten Bewegungsablaufes beim Spielen bedingt. Choking wird zwar von einigen Becken-Pads unterstützt, allerdings gelten auch hier Einschränkungen bezüglich der Sensitivität. 2.2.3.2.1.3 Hi-Hat Für die elektronische Hi-Hat gilt ähnliches wie für Becken-Pads. Zusätzlich scheint hier aber auch die Nachbildung des Geöffnet-Geschlossen-Verhaltens insbesondere der dazwischenliegenden Zustände und die Koordination dessen mit der „Bespielung der Hi-Hat von oben“ eine besondere Herausforderung für die Hersteller darzustellen.
13
Beispielhaft ist hier das Fehlen von Padformen zu nennen, die das Spielverhalten von Glocken, Timbales usw. nachzubilden versuchen
26 2.2.3.2.2 Positive Aspekte der Nutzung Den negativen Aspekten stehen jedoch auch zahlreiche positive gegenüber. Von der für diese Arbeit größten Relevanz ist dabei aber die direkte Generierung von MIDI-Daten, zu der die gängigsten E-Drums im Stande sind. Darüberhinaus ist die exakte Reproduzierbarkeit eines elektronisch erzeugten Schlagzeugsounds aufgrund thermischer Unempfindlichkeit (akkustische Schlagzeuge verhalten sich Temperaturveränderungen gegenüber relativ empfindlich), sowie die klangliche Variabilität als Vorteil anzuführen. Für Personen, die nicht über schallgedämmte Räumlichkeiten verfügen, ist dagegen die Tatsache, daß das Bespielen eines elektronischen Instruments mit verhältnismäßig geringen Schallemmisionen verbunden ist, der vermutlich nennenswerteste Gewinn eines E-Drumkits.
2.3 MIDI 1983 wurde auf der NAMM-Show in Anaheim (USA) die erste Ausgabe eines Standards vorgestellt, der in den folgenden Jahren stetig an Bedeutung sowohl für die Musikindustrie, als auch für die Nutzer von Musikinstrumenten gewinnen sollte – MIDI. Der Sprung vom analogen in das digitale Zeitalter war auch im Bereich der Musikinstrumente, namentlich der Synthesizer (darunter sei hier ein vollständiges Musikinstrument, mit einer Klaviatur und einem integrierten Tongenerator) längst vollzogen, doch war dabei ein Problem entstanden, welches zu Zeiten analog arbeitender Geräte zumindest zum Teil bereits gelöst worden war: Das Verbinden von mehreren Geräten unterschiedlicher Hersteller miteinander zum Zweck der Funktionskopplung (das Betätigen einer Taste an einem Instrument sollte die mit ihm verbundenen dazu Bewegen, ebenfalls Klänge zu erzeugen) war durch den Einsatz von Mikroprozessoren zu einer noch komplexeren, teilweise auch unlösbaren Aufgabe geworden, bekannte Konzepte aus dem Analog-Zeitalter waren nicht übertragbar[Aic88]. 1981 kam es – ebenfalls auf der NAMM-Show – zu ersten Gesprächen zwischen einigen namhaften Musikinstrumentenherstellern, aus denen der erste Prototyp einer Universalschnittstelle, dem Universal Synthesizer Interface und im weiteren Verlauf der MIDI-Standard sowie der Zusammenschluss dieser und weiterer Hersteller zur MMA, der Midi Manufacturers Association (http://www.midi.org) hervorging. Gegenstand von MIDI, dem Musical Instrument Digital Interface, ist die Beschreibung eines Standards zur digitalen Datenübertragung zwischen Geräten, die man im weitesten Sinne der Kategorie der Musikinstrumente zuordnen kann. Bei diesen Daten handelt es sich allerdings nicht um ein Audiosignal, dessen Form direkt in ein konkretes Schallwellenmuster, also Töne oder Geräusche umgesetzt werden könnte. Vielmehr sind damit Ereignisund Parameterwerte, die die Interaktion des Musikers mit einem Instrument abzubilden versuchen gemeint. Der MIDI-Standard umfasst dabei mechanische Vorgaben, wie die Form und Belegung von Steckern und Anschlussbuchsen, elektrische Rahmenwerte und die Spezifikation des Protokolls der Schnittstelle. „Musikgerät“ wäre eine treffendere Bezeichnung für den, mittlerweile zu eng bemessenen Begriff „Musikinstrument“, denn neben den ursprünglichen zwei miteinander verbindbaren Synthesizern gibt es mittlerweile eine Vielzahl an Geräten, die jeweils mehr oder weniger für die Erzeugung und Verarbeitung von Musik gedacht sind. Außerdem suggeriert „Musikinstrument“ fälschlicherweise auch das Vorhandensein einer Schnittstelle zur (direkten) Interaktion durch Menschen. Es gibt allerdings eine Reihe von MIDI-fähigen Geräten (wie z.B. Motion-Controllern), die keine solche Schnittstelle besitzen. Masterkeyboards, Expander, Synthesizer, Hardware-Sequencer, MIDI-PC-Schnittstellen, Effektgeräte, Mischpulte, Breath Controller, (Theater-)Lichtsteuerungen, MIDI-Merger und -Thru-Boxen, Spezial-
27 effekte, Animation-Parameter-Controller, Motion-Capturer sind nur wenige Beispiele für derzeit in MIDI-kompatibler Ausführung erhältliche Vorrichtungen, die unter dem Oberbegriff „Musikgerät“ zu subsummieren sind.
2.3.1 Protokoll Analoge Audiosignalübertragung geschieht auf Basis eines kontinuierlichen Datenstromes, d.h. es werden auch Werte übermittelt, wenn kein Ereignis stattfindet. Im Gegensatz dazu bedient man sich beim MIDI-Protokoll einer Nachrichtenbasierten Übermittlung, d.h. Nutzdaten14 werden nur im Zusammenhang mit dem Auftreten eines Ereignisses übertragen. 2.3.1.1 Physical Layer Die physikalische Schicht wird von einer zweiadrigen Leitung gebildet, welche ein serielles Übermittlungsverfahren impliziert. Die Zahl der Kommunikationsteilnehmer auf dieser Schicht ist auf zwei, nämlich den Sender (MIDI-Out) und den Empfänger (MIDI-In) beschränkt, die Kommunikation verläuft unidirektional. 2.3.1.2 Protokollschicht Ohne zwischengelagerte Protokollebenen findet die Nachrichtenübertragung direkt auf dieser physikalischen Ebene statt. Zur unabhängigen, aber gleichzeitigen Übertragung von Nachrichten von bzw. für Musikinstrumente über eine Datenleitung, wurde das Konzept separater Channels verwirklicht. Sechzehn Kanäle, die mit einer 4-Bit-Zahl adressiert werden, stehen beispielsweise zur Ansteuerung von mehreren Klanggeneratoren zur Verfügung. Der Kanal 10, der Aufgrund der 0-indizierten Zählweise die Adresse 1001bin (9) trägt, ist als Schlagzeugkanal vorgesehen, jedoch nicht darauf festgelegt, alle Kanäle stehen zur freien Verfügung und können beliebig belegt werden. Die jeweilige zu verwendende Kanalnummer kann normalerweise sowohl am Sender als auch am Empfänger eingestellt werden. Ein Sender, der Nachrichten an seinem Ausgang von sich gibt, versieht jene Nachrichten mit dieser Kanalnummer15 . Die Fülle der möglichen MIDI-Nachrichten lässt sich (nach [dF88]) in fünf Grundtypen einteilen: Channel Voice Messages Transportieren Informationen zu den eigentlichen Interaktionen des Musikers mit dem Instrument, d.h. dem Beginn und dem Ende eines Tastenanschlags im Fall eines Keyboards durch sogenannte NOTE_ON- und NOTE_OFFMessages, aber auch Veränderungen in der Pedalbetätigung durch CONTROL_CHANGEoder der Stellung eines Verzerrer-Rades durch PITCH_BEND-Nachrichten und weitere. Selbstredend sind diese Nachrichtenarten nicht auf die Anwendung in Verbindung mit Tasteninstrumenten beschränkt. So sind NOTE_ON-Messages etwa auch die gängige Praxis zur Signalisierung eines Schlages auf die Schlagfläche einer E-Drum und Control-Change-Messages zeigen dagegen Variationen des Öffnungszustandes der HiHat an. Channel Mode Messages 16 Diese Messages bewirken beim Empfänger, eine Änderung des MIDI-Zustandes, der das Verhalten im Bezug auf die Zuordnung zwischen dem Instrument und den Kanälen sowie die Zuordnung zwischen „Tasten“ (Voices) und 14
ACTIVE_SENSING-Telegramme wären beispielsweise im Sinne dieser Definition keine Nutzdaten ausgenommen davon sind System Exclusive Messages 16 Diese Nachrichtenart spielt eine für dieses Projekt eher untergeordnete Rolle. Es sei daher auf auf [dF88, 34-51] und [Aic88, 83-129] verwiesen. 15
28 Klanggeneratoren bestimmt. Die Mode-Message LOCAL_CONTROL kann dazu verwendet werden, die Verbindung zwischen der Nutzerschnittstelle (z.B. Klaviatur) und dem internen Klangerzeuger herzustellen bzw. zu unterbrechen. Dies ist insbesondere dann von Belang, wenn der Klang durch einen externen Synthesizer erzeugt oder die Daten außerhalb des Instruments modifiziert, anschließend aber wieder mit ihm abgespielt werden sollen. System Common Messages 16 System Real Time Messages System-Echtzeit-Messages transportieren Zeitreferenz-Informationen zwischen den Kommunikationspartnern eines MIDI-Aufbaus. Unter anderem gehören dazu ACTIVE_SENSING-Messages, welche, im Abstand von 300ms gesendet, zur Überwachung der Unterbrechungsfreiheit der Verbindung dienen. Zusammenstellungen bestimmter MIDI-Geräte verlangen eine zeitliche Synchronisation zwischen einzelnen Komponenten, MIDI_CLOCK-Telegramme können dazu eingesetzt werden. System Exclusive („SysEx“-) Messages 16 Mit Hilfe von System-Exclusive-Nachrichten ist es einzelnen Geräten möglich, untereinander Informationen zu übertragen, „[. . . ] welche nur für bestimmte Instrumente eine Bedeutung haben,[. . . ] “[dF88, 46] Beispielhaft ist hier die Fähigkeit bestimmter Geräte zu nennen, über SysEx-Messages programmiert zu werden.
2.3.2 Latenz und Timing Verbindungen nach dem MIDI-Standard sind, bedingt durch ihre hardwaretechnische Konzeption gewissen Begrenzungen hinsichtlich ihrer Übertragungsleistung unterworfen. Die physikalische Schicht des Musical Instrument Digital Interface hat per Definition eine Da17 lang. Ein tenrate von 31250 bit s , eine Channel-Voice-Message ist drei Datenworte à 10Bit solches Telegramm über die Leitung zu übermitteln würde deshalb mit 960µs eine sehr geringe18 Zeitspanne in Anspruch nehmen. Betrachtet man jedoch lediglich dieses Intervall, so übersieht man den erheblich größeren Teil, der zum Vor- und Nachbereiten des physikalischen Transports benötigt wird. Auch der Tatsache, daß im produktiven Betrieb eines MIDI-Systems weit mehr als nur eine Nachricht gleichzeitig entstehen können und damit auch übertragen werden müssen, würde so nicht Rechnung getragen. [dF88, 52] zufolge vergehen von der Betätigung einer Taste o.ä. am Instrument bis zur Ankuft des ersten Datenbits am MIDI-Out und vom Eintreffen der Nachricht am MIDI-In des Empfängers bis zur Erzeugung eines Schallsignals jeweils bis zu 7ms (diesbezüglich mag es mittlerweile Verbesserungen geben, im wesentlichen gilt dieser Umstand jedoch qualitativ nach wie vor). Unmittelbar bemerkbar werden die Verzögerungszeiten laut [dF88, 53] jedoch dann, wenn eine größere Anzahl von Ereignissen zur gleichzeitigen Übermittlung ansteht. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn mehrere, im Sinne des MIDI-Protokolls elementare Interaktionen, wie per exemplum Tastenanschläge oder Pitch-Bend-Änderungen auftreten: Messages, welche einen 10-Ton-Akkord beschreiben können in 6.7ms durch das MIDI-Interface übertragen werden, ein 16-Ton-Akkord in 10.56ms und ein 32Ton-Akkord in 20.8ms[dF88, 53] Die zeitliche Akkuranz von MIDI-Nachrichten (bereinigt um die konstante Latenz, hervorgerufen durch Vor- und Nachverarbeitung) steht also in Relation zu der, zum Zeitpunkt 17 18
Zwei Bit pro Datenwort dienen der Erkennung von Übertragungsfehlern Laut [Blu] ist das menschliche Gehör im Stande Zeitabstände, die weniger als vier Mikrosekunden betragen, wahrzunehmen
29 ihrer Übertragung vorherrschenden Datenlast der Übertratungsleitung.
2.3.3 Verwendung von MIDI bei elektronischen Schlagzeugen Wie viele andere Instrumente ist auch das (elektronische) Schlagzeug in einen MIDI-Aufbau integrierbar. Zur Formulierung der, über die Schnittstelle zu übertragenden Musikdaten, basiert es dabei auf den selben Nachrichtentypen, wie beispielsweise denen, die auch bei einem Tasteninstrument Verwendung finden. Das Anschlagen einer Zone (Rand, Fell, Beckenkante, Ride-Bereich, Becken-Glockenbereich,. . . ) eines Pads, wird dementsprechend mit einer NOTE_ON-Message signalisiert. Das Tonhöhenfeld der Nachricht enthält hierbei einen Wert, der das Pad bzw. die daran betätigte Zone identifiziert, das Lautstärkenfeld transportiert einen Wert, der von der Intensität des Schlags abhängt. Veränderungen am Öffnungszustand der Hi-Hat werden, vergleichbar mit Pedaländerungen bei einem Keyboard, durch eine CONTROL_CHANGE-Message angezeigt. Bei den meisten E-Drum-Fabrikaten kann durch umfangreiche Einstellmöglichkeiten die Erzeugung der MIDI-Nachrichten beeinflusst werden. So lassen sich unter anderem aus mehreren Optionen Funktionen zur Abbildung der Schlagintensität auf Lautstärkenwerte, sowie eine Controller-Number für das Hi-Hat-Pedal und ein Tonhöhenwert für jedes Pad bzw. jede Zone wählen.
2.4 Kognitive Grundlagen beim Lernen rhythmischmotorischer Fertigkeiten 2.4.1 Anfänge psychologischer Lerntheorien Mit seinem 1885 veröffentlichten Werk „Über das Gedächtnis“ gilt Herrmann Ebbinghaus als Begründer der experimentellen Gedächtnisforschung. Er beschreibt darin seine Erkenntnisse zum Lernen und Behalten bzw. Vergessen. Für die, ihn zu diesen Einsichten gereichenden Forschugen, wurde zwar die, aus heutiger wissenschaftlicher Sicht kritisch zu bewertenden Methode der Introspektion verwendet, dennoch sind sie zu Teilen noch immer von Relevanz. Als Beispiel hierfür kann angeführt werden, daß Ebbinghaus entdeckte, daß Lernen und Behalten berechenbaren Gesetzmäßigkeiten unterliegt, die er wie folgt beschreibt: [. . . ] durch eine zunehmende Zahl von Wiederholungen werden Vorstellungsreihen immer fester und unvertilgbarer eingegraben; ist die Zahl gering, so ist auch die Festigkeit gering, nur hie und da haften flüchtige Spuren der Reihe auf kurze Augenblicke; bei einer gewissen größeren Anzahl sitzt die Reihe so fest, dass sie in ihrer ganzen Ausdehnung – wenigstens für kurze Zeit – reproduzierbar ist; werden die Wiederholungen auch darüber hinaus fortgesetzt, so verbleicht das sehr gefestigte Bild der Reihe erst nach immer längeren Zeiträumen.[Ebb85, 71] Eines seiner Experimente bestand darin, feste Reihen sinnfreier Konsonant-Vokal-Konsonant-Trigramme erst eine bestimmte Anzahl oft wiederholend zu lesen und sie dann, nach 24 Stunden auswendig zu lernen (bis er sie fehlerfrei wiedergeben konnte). Um den Erfolg, also die Auswirkungen des Lernens objektiv bewerten zu können, entwickelte er die Ersparnismethode, d.h. er zog die zum Auswendiglernen benötigten Zeiten jeweils von der Zeit ab, die er zum Auswendiglernen einer vorher nicht wiederholten Liste benötigte (Basisrate) und kam damit unter anderem zum Ergebnis
30 Division der jedesmaligen Arbeitsersparnisse durch die zu ihrer Hervorbringung erforderlichen Wiederholungen führt überall fast zu derselben Zahl [Ebb85, 77] Aufgrund dieser und weiterer, in seiner Arbeit festgehaltenen Erkenntnisse bezeichnet man Ebbinghaus oft als den Erfinder der Lernkurve und als Grundsteinleger der experimentellen Lernpsychologie. Einige Zeit später (1913) erweiterte Edward Lee Thorndike – einer der Begründer des Behaviorismus – das „Gesetz der Übung“ um die, in seinen Experimenten gefundenen Erkenntnisse, Aber Übung ohne Streben – wenn also Erfolg oder Mißerfolg keinen Unterschied im Befinden nach sich ziehen - führt nicht zur Perfektion. [Kop90, 20] die er zum „law of effect“, dem Gesetz der (Aus-)Wirkung formulierte. 1943 identifizierte Clark L. Hull in seinem Buch „Principles of Behavior “ weitere intervenierende Variablen und Konstanten, darunter auch die Gewohnheitsstärke und Antrieb. Burrhus Frederic Skinner, der wohl bekannteste und radikalste Vertreter des Behaviourismus, welcher komplexe Handlungen als Kette kleiner Reiz-Reaktions-Einheiten betrachtet, widerspricht Hulls Theorie. So hält [Kop90, 24] fest: Gelernt wird nach dieser Theorie grundsätzlich nur durch sichtbare oder unsichtbare Ausführung, und einen Lernstoff zu können, bedeutet, eine Liste von S-R-Verbindungen zu beherrschen. Obwohl die Aussage trivial erscheint, daß Lernen ohne Gedächtnis [. . . ] nicht möglich ist, verwundert es, daß eine explizit von Lerntheoretikern formulierte Gedächtnistheorie nicht existiert. Edward Tolman entwickelte einen sogenannten „kognitiven“ Ansatz, den er 1932, also zur gleichen Zeit, als auch reine Stimulus-Response-Theorien entstanden, veröffentlichte. Der Organismus lernt, daß eine Reaktion R1 , die auf den Stimulus S1 folgt, den Stimulus S2 nach sich zieht. Durch Ausweitung dieses Prinzips erlang der lernende Organismus „Wissen“ über die Folgen seiner Reaktionen und die Reizstruktur seiner Umwelt. [Kop90, 25] Tolman war also der Auffassung, daß Lernen dem Aufbau einer kognitiven Landkarte („cognitive map“) entspricht. Eine Reaktion war zwar weiterhin das Ergebnis einer bestimmten Reizkonstellation, jedoch war mit ihr auch „Wissen“ über das Ergebnis ihrer Ausführung verbunden. Tolmans Theorie stand damit in Kontrast zu den reinen S-R-Theorien, die im Gegensatz dazu bereits bei Problemen wie „latentes Lernen“ oder „Ortslernen“ vor beinahe unlösbaren Problemen stehen (siehe [Kop90, 25]).
2.4.2 Automation und Kontrolle Der Begriff Automation wird von Nicht-Psychologen vermutlich in erster Linie mit Tätigkeiten oder Produkten aus dem Bereich der industriellen Fertigung und Vergleichbarem assoziiert, denn weniger mit Lerntheorien. Entsprechend dem Wortsinn, bezeichnet er im psychologischen Kontext das Entstehen einer automatischen Handlung bei einem Organismus. Kontrolle hingegen versteht sich als Gegenstück dazu, d.h. die Unterdrückung einer automatischen bzw. die kontrollierte Ausführung einer (ungeübten) Handlung. Was genau automtisch und kontrolliert bedeutet und aus welchem Grund sie in der musikalischen Praxis von einer solch immanenten Bedeutung sind, soll im Folgenden näher beleuchtet werden.
31 2.4.2.1 Automatisierung einer Handlung Automatisierte (Einzel-)Handlungen oder Handlungskomplexe finden wir im alltäglichen Leben in sehr großer Zahl vor. Ein Leben, ohne die Fähigkeit, Automatismen auszubilden, wäre für uns kaum vorstellbar, zumindest aber äußerst beschwerlich, vergegenwärtigt man sich einige Beispiele solcher alltäglichen Situationen, in denen Automatismen involviert sind. Fahrradfahren, sich die Schuhe auf- oder zuzuschnüren, Zähneputzen, Lesen und Schreiben, die Anwendung von Alltagsmathematik, wie zum Beispiel bei einem gewöhnlichen Einkauf, Autofahren aber auch einfache Fortbewegung, d.h. zu gehen, um nur wenige Beispiele zu nennen, bedingen das Vorhandensein von Automatismen. Diese Beispiele zeigen verschiedenerlei Sachverhalte, rein oberflächlich lässt sich jedoch bereits feststellen, daß allen genannten Tätigkeiten gemein ist, daß sie nicht auf angeborenen, sondern auf erübten Fähigkeiten beruhen. Des Weiteren lässt sich auch erkennen, daß sich die genannten Fertigkeiten kategorisieren lassen, zum Beispiel in motorische (Laufen), kognitive (Rechnen) und perzeptuelle ((Schrift-)Zeichen erkennen) Fertigkeiten. Auch beim Musizieren, sei es durch Gesang oder mit einem Instrument, sind Automatismen unabdingbar. Besonders deutlich wird dies, wenn man die, jeweils zum Musizieren nötige mentale Anstrengung eines Anfängers und die eines Musikers mit langjähriger Erfahrung einander gegenüberstellt – mancher geübte Musiker ist während des Musizierens sogar in der Lage, ganz unabhängig davon, jedoch gleichzeitig Konversationen zu führen, undenkbar hingegen wäre dies für jemandem, der gerade beginnt, ein Instrument zu lernen. Generell lässt sich feststellen, daß ein großer Teil des Aufwandes beim Erlernen von Spieltechniken an einem Musikinstrument – zum Musizieren gehört bedeutend mehr als nur diese Techniken – darauf entfällt, Automatismen auszubilden. 2.4.2.1.1 Prozesse Ist mit dem Begriff „Handlung“ vordergründig die Veränderung der Umwelt durch einen Organismus assoziiert, so sind Vorgänge, die (auch) im inneren eines Organismus stattfinden wohl besser durch den Terminus „Prozess“ abgedeckt. Auch der Tatsache, daß Handeln der Wilkür bzw. der Motivation des Organismus unterliegt, ist so besser Rechnung getragen. Die als Beispiele angeführten Aktivitäten bestehen sämtlich aus einzelnen (Teil-)Prozessen. Separiert man diese, so wird deutlich, daß sie sich in unterschiedliche Kategorien einteilen lassen. Die Handlung „Gehen“ bespielsweise, umfasst Subprozesse, wie • die Bewegung einzelner Körperteile (motorischer Prozess), • das Aufnehmen von Empfindungen durch die Wirkung der Steuerung durch den Organismus selbst – auch Propriozeption genannt – oder die Wirkung der Umwelt auf den Körper (perzeptuelle Prozesse), • das übergeordnete Planen der Fortbewegung, d.h. die Vorstellung eines Ziel-Ortes und der Abgleich mit dem aktuellen Standort und die daraus ableitbare Vorgabe einer Bewegungsrichtung oder auch der Bewegungsform, etc. (kognitiver Prozess). 2.4.2.1.2 Charakteristika eines automatischen Prozesses Schon die gezeigte, exemplarische Aufteilung des Gehens zeigt nach kurzer Reflexion der eigenen Erfahrungen damit, daß wir in der Praxis über die einzelnen – und hier sei angemerkt, daß der Vorgang bei Weitem noch nicht vollständig in seine Einzelkomponenten zerlegt ist – Teilprozesse nur seltenst explizit nachdenken müssen. Man stelle sich nur vor, der Gang zum Kühlschrank erforderte zuerst eine komplexe Planung der Richtungsänderungen und der einzelnen Abstände auf der Wegstrecke, aufbauend darauf, die Ausarbeitung der Form, Größe und
32 Geschwindigkeit jedes einzelnen Schrittes und seine Vollführung in Abhängigkeit aller, von den einzelnen Rezeptoren kommenden Reizsignale – man wäre vermutlich verhungert oder verdurstet, ehe man das Gerät nur erreicht. Offenbar läuft zumindest ein Großteil dieser Prozesse automatisch, das bedeutet ohne unser bewusstes Zutun ab. Eine Festlegung, was automatische und kontrollierte Prozesse eigentlich sind, findet sich in [HH]: Im Bereich des Fertigkeitserwerbs besteht Übereinstimmung hinsichtlich der folgenden Charakterisierung: Ungeübte Handlungen werden im Allgemeinen als langsame, oft fehlerhafte, Kapazitätsgrenzen unterliegende und vom Individuum kontrollierte Verhaltensweisen beschrieben, die flexibel zur Ausführung neuartiger Handlungen eingesetzt werden können. Automatisierte Fertigkeiten sind in ihrer Ausführung rasch, fehlerfrei und erfordern geringen kognitiven Aufwand. Diese Definition ist Ergebnis der sogenannten Zwei-Prozess-Ansätze, die die Prozesse menschlicher Informationsverarbeitung als klar in zwei Mengen separiert sehen, nämlich die vorgenannten, automatisierten und kontrollierten Prozesse. Belegt wurde die Annahme dieser Dichotomie durch die Befunde aus visuellen Suchaufgaben (siehe dazu [SS77]). Stützten sich die Zwei-Prozess-Annahmen noch auf die Ressourcenabhängigkeit, also die Annahme, daß zur kontrollierten im Gegensatz zur automatischen Verarbeitung die begrenzte Ressource Aufmerksamkeit in Anspruch genommen wird, als Unterscheidungskriterium, so gehen neuere Ansätze von folgendem aus: Die ungeübte Handlung bedarf, ausgehend von einem Reiz zur Erreichung eines Ziels (Reaktion) eine größere Anzahl feinerer Verarbeitungsschritte. Durch Übung jedoch, werden sukzessive immer mehr dieser feinen Verarbeitungsschritte zusammengefasst und die dadurch entstandenen Einheiten im Langzeitgedächtnis abgelegt. Als Konsequenz können bei geübter Verarbeitung größere Handlungseinheiten aus dem LZG reproduziert werden, was sich in einer rascheren Aufgabenbearbeitung und geringerem Verbrauch kognitiver Ressourcen manifestiert [HH]. (Man beachte dazu auch die kognitive Architektur ACT-R, die in [ABB04] (aufbauend auf [And93]) beschrieben ist und das Instanzmodell nach [Log88]) Automation kann infolgedessen als eine Stufe des Fertigkeitserwerbs betrachtet werden. Generell lässt sich dabei beobachten: Most tasks get faster with practice. This is not surprising because we have all seen this and perhaps know it in some intuitive sense. What is surprising is that the rate and shape of improvement is fairly common across tasks. [RS81] Als Konkretisierung dieser Beobachtung kann das sogenannte „Potenzgesetz des Lernens“ betrachtet werden, mit dessen Gültigkeitsbereich sich [NR81] näher auseinandersetzt. There exists a ubiquitous quantitative law of practice: It appears to follow a power law; that is, plotting the logarithm of the time to perform a task against the logarithm of the trial number always yields a straight line more or less. We shall refer to this law variously as the log-log linear learning law or the power law of practice.[NR81, 2] Demnach folgt die Reaktions- oder Ausführungszeit beim Lernen oder Üben einer Fertigkeit einer kontinuierlich fallenden Kurve. Die Abhängigkeit dieser Zeit (T ) lässt sich durch
33 T = a+bn−c (nach [HH], in [NR81, 6] T = bn−c ) beschreiben, wobei a die Asymptote, b die Zeit zu Beginn des Trainings, c die Lernrate und n die Nummer des Übungsblocks ist. Die von [NR81] festgestellte Gültigkeit für das Erlernen motorischer und kognitiver Fähigkeiten wird jedoch mittlerweile angezweifelt bzw. kritisiert. Als Grund der Kritik ist zum Beispiel die Tatsache zu nennen, daß das Potenzgesetz eine Kontinuitätsannahme postuliert und eine Anpassung der Potenzfunktion an die Übungsverläufe auch dann möglich ist, wenn diese auf Basis individueller Lernvorgänge diskontinuierlich verlaufen [HH].
2.4.3 Automation und Kontrolle beim Schlagzeugspiel Die praktische Relevanz der in 2.4.2.1.2 erwähnten Untersuchungen und Theorien um [ABB04], [And93] und [Log88] erweist sich am Beispiel des Schlagzeug-Lernens besonders eindrücklich. Wie 2.5.4 noch zeigen wird, bildet hier das Erlernen und Erüben elementarster „Handgriffe“, wie etwa der Stockhaltung den Ausgangspunkt für eine lange Reihe aufeinander aufbauender oder miteinander verbundener Fertigkeiten, bis hin zur freien Improvisation mit komplexen Rhythmusbausteinen, zu noch nie gehörter Musik. Für den Beginn (des Erlernens eines Musikinstruments) am bezeichnendsten sind häufig motorische Übungen. Ausgehend von der bereits genannten Stockhaltung ist es zunächst notwendig, den Bewegungsablauf für die gezielte und exakte Ausführung eines einzelnen Schlages zu erarbeiten. Generell basiert motorisches Üben zunächst darauf, daß die Abläufe bewusst nachvollzogen, d.h. kontrolliert umgesetzt werden. Die Geschwindigkeit kann dabei gesteigert werden sobald der Übende diesbezüglich eine gewisse Sicherheit erlangt hat, was sich zumeist auch durch eine geringere kognitive Belastung (weniger Fehler, kontrolliertere und flüssigere Bewegungen, . . . ) beim Tätigen des Vorgangs zeigt. Auf diesen basalen Automatismen bauen alsdann weitere mit steigender Komplexität auf. Im Laufe einer Instrumentalausbildung ist es nicht ungewöhnlich, daß sich ein Schüler auch weniger vorteilhafte Automatismen aneignet. Nicht selten bedarf es in solchen Fällen ganz besonderer Anstrengungen, dieses nachteilbehaftete Verhalten zugunsten des Korrekten abzulegen. Beim Lernen eines Musikinstruments ist es allerdings nicht nur notwendig, motorische, sondern auch musikalisch-künstlerische Prozesse zu automatisieren (siehe 2.5.1).
2.5 Instrumentalpädagogik Stellt man Instrumentalunterricht beispielsweise den allseits aus der Schulzeit bekannten Unterrichtsformen gegenüber, so zeigen sich schon rein oberflächlich viele gravierende Unterschiede. Instrumentenspezifische Fertigkeiten werden üblicherweise durch die Interaktion eines Lehrers mit einem einzelnen Schüler vermittelt, aber auch die Motivation des Schülers sowie die zu vermittelnden Inhalte unterscheiden sich deutlich. Den daraus und aus den höchst unterschiedlichen Merkmalen der Schülerpersönlichkeit erwachsenden Anforderungen kann der Einzelunterricht hauptsächlich dadurch Rechnung tragen, daß er an den Schüler anpassbar ist. Verbindliche Normen, wie beispielsweise in Schulen übliche Lehrpläne sie verkörpern, widersprächen per se diesem Ziel. Auch der Ablauf einer Unterrichtsstunde und die dort angewandten Praktiken zur Vermittlung der Fähigkeiten unterliegen keineswegs verbindlichen Richtlinien, sodaß es kaum möglich ist, eine typische Unterrichtsstunde zu beschreiben.
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2.5.1 Inhalte Neben der vordergründigen, reinen Vermittlung musikalisch-technischer Fertigkeiten umfasst Instrumentalunterricht nach [Pet05, 103] noch weitere, zum Teil ebensowichtige Aufgabengebiete. Die musikalisch-künstlerische-, sowie die Persönlichkeitsbildung und -förderung aber auch kognitive Aspekte zählen zu ihnen. In der Praxis greifen all diese Dimensionen des Musizierens ineinander und die einzelnen Inhalte sind meist so eng miteinander verknüpft, daß eine Reduktion auf abstrakt lernbare, elementare Einzelbestandteile seltenst umsetzbar ist. Kern der musikalisch-technischen Unterrichtsperspektive ist es, mit dem Schüler motorische Abläufe zu erarbeiten und zu trainieren, sodaß dieser dadurch in die Lage versetzt wird, seine musikalischen Klangvorstellungen zu verwirklichen. Demgegenüber geht es bei der musikalisch-künstlerischen Wissensvermittlung darum, daß der Lernende die Fähigkeit, sich Klänge vorzustellen erst entwickelt, doch auch die Schulung der Wahrnehmungsfähigkeit, die Fähigkeit in einer Gruppe zu musizieren und die Bildung und Förderung des eigenen Musizierstils sowie der Ausdrucksfähigkeit sind hier Gegenstand. Unter kognitiven Aspekten des Musizieren-Lernens sind zum Beispiel das Verständnis über bzw. das Erfahren der Funktion des Bewegungsapparates und theoretisches Hintergrundwissen zu subsummieren. Besonders wichtig sind jedoch die Fähigkeit der musikalischen Kooperation, der Bewältigung belastender Situationen und Frustration, die Kompetenz der Selbstreflexion und des selbständigen Umgangs mit musikalischen Problemen sowie die Aneignung von Disziplin, Geduld und eines konzentrierten Arbeitens mit dem Instrument, die zusammen genommen die persönlichkeitsbezogene Perspektive des Instrumentalunterrichts bilden.
2.5.2 Schülerpersönlichkeit Persönlichkeit bezieht sich auf die einzigartigen psychologischen Merkmale eines Individuums, die eine Vielzahl von charakteristischen konsistenten Verhaltensmustern (offenen und verdeckten) in verschiedenen Situationen und zu verschiedenen Zeitpunkten beeinflussen. [Zim95, 475] Da die Persönlichkeit maßgeblich bestimmt, wie (bzw. auch ob) jemand musiziert, muß ihr im Unterricht auch ein besonderer Stellenwert zugedacht werden. Beim Musikunterricht kann und soll es jedoch nicht darum gehen, sämtliche dieser Merkmale und Verhaltensmuster exakt zu analysieren und eine umfassende Persönlichkeitsbildung zu betreiben. Vielmehr ist es Aufgabe des Lehrenden, auf die musikrelevanten, individualpsychologischen Faktoren einzugehen. Durch äußere Einflüsse, das Voranschreiten des Alterungsprozesses, etc. verändern sich die Ausprägungen dieser Faktoren und auch die unterschiedlichen Dispositionen (musikalische, allgemeine psychische, künstlerisch kreative) einer Person. 2.5.2.1 Lebensalter Das Alter des Schülers ist demnach eine, die Methoden und die Auswahl der Inhalte wesentlich beeinflussende Eigenschaft. Da es keine Festlegungen oder Begrenzungen bezüglich des „Einstiegsalters“ gibt, gilt die Einbeziehung der altersabhängigen Unterschiede der jeweiligen Dispositionen in die Unterrichtsgestaltung als grundlegende Voraussetzung. Die Empfänglichkeit eines Schülers hängt also je nach Lernbereich davon ab, in welchem Lebensabschnitt sich jener gerade befindet. Offensichtlich wird dies, wenn man im Vor- oder im frühen Grundschulalter befindliche Kinder mit jungen Erwachsenen vergleicht. Sind bei
35 ersteren die physischen und motorischen Gegebenheiten sowie das Verständnis für komplexere theoretische Zusammenhänge noch nicht vollständig bzw. in ausreichendem Maße entwickelt, so trifft man demgegenüber bei letzteren völlig andere Interessen und Motivationen, jedoch auch eine allgemein rückläufige motorische Lernfähigkeit an. 2.5.2.2 Motivation Ein Musikinstrument zu erlernen ist ein zeitintensiver, mit vielen Anstrengungen und nicht ausschließlich positiven Erfahrungen verbundener Prozess, welcher nicht selten von Phasen der Resignation begleitet wird. Eines der obersten Ziele des Lehrers sollte es deshalb sein, die Motivation des Schülers zu fördern und zu erhalten. [Hec65] identifiziert in seinen Betrachtungen der Leistungsmotivation situative Anregungsvariablen und relativ überdauernde Persönlichkeitsbezüge. Situative Anregungsvariablen bezeichnen dabei einerseits den Reiz einer Aufgabe, andererseits aber auch den Erreichbarkeitsgrad derselben. Unter relativ überdauernden Persönlichkeitsbezügen versteht er hingegen die grundsätzliche individuelle Bedürfnislage, sowie die individuellen Erziehungsbedingungen (nach [Pet05, S. 180]). Dementsprechend kann Motivation beispielsweise dadurch gefördert werden, • die jeweiligen Interessen des Lernenden besonders in den Unterrichtsmittelpunkt zu stellen, • ihn selbst experimentieren und so den natürlichen Neugierreflex ausleben zu lassen, • Inhalte so zu strukturieren bzw. zu zerlegen daß durch regelmäßige Erfolgserlebnisse kein Gefühl der Überforderung, Inkompetenz oder der Minderwertigkeit entsteht, • Ängste zu identifizieren und dadurch Hemmungen aufzulösen oder vorzubeugen, • durch wohldosiertes, sachlich angebrachtes Lob Anreize zu schaffen oder ein verfrühtes Aufgeben zu verhindern. Auf die persönlichkeitsbezogenen Motive hat ein Lehrer nur bedingt Einfluss. Grundsätzlich besteht hier laut [Pet05, S. 185] die Möglicheit der intrinsischen oder der extrinsischen Motivation. Intrinsische Motivation bedeutet, daß eine Person ein Problem, eine Lernsituation etc. als besonders herausfordernd, spannend, erbaulich, etc. empfindet. Für eine Lernsituation, wie das Erlernen eines Musikinstruments ist ein solcher Umstand besonders dienlich. Extrinsisch motivierte Personen verfolgen hingegen sachexterne Ziele, die mit dem Musizieren gegebenenfalls überhaupt nichts zu tun haben. Beispielhaft hierfür wäre das Erlernen eines Musikinstruments mit dem Ziel, jemandem eine Freude zu bereiten, jemanden zu beeindrucken, um Anerkennung zu erhalten, aber auch um Konflikten (mit den Eltern) aus dem Weg zu gehen, etc. Die Pädagogik misst der intrinsischen Motivation generell eine größere Bedeutung bei, weil hier die Wahrscheinlichkeit als bedeutend höher eingeschätzt wird, daß die Lernbereitschaft- und aktivität auch über den Unterricht hinaus aufrecht erhalten wird. Auch aus Lernpsychologischer Sicht ist die angenehme Empfindung der Lernsituation der der Aneignung und Festigung neuer Fertigkeiten zuträglich ([Jä09]). Ein besonders wichtiger Motivator sind, wie bereits erwähnt, die musikalischen Interessen eines Schülers. Einerseits können diese durch eine besondere Neigung hin zu bestimmten Musikrichtungen andererseits aber auch durch eine starke Neugier hinsichtlich spezieller Spieltechniken zum Ausdruck kommen. Mancher Schüler hegt, die Exaktheit, die Virtuosität oder die Ästhetik seines Spiels betreffend, verhältnismäßig geringe Ansprüche aber legt größeren Wert darauf, sich selbst durch sein Spiel Ausdruck zu verschaffen, genießt es in einer Band musikalisch mit anderen Menschen interagieren zu können oder empfindet es einfach als erbauliches Gefühl, überhaupt zu musizieren. Andere wiederum sehen ihre In-
36 teressen in der Ausführung bestimmter Werke erfüllt und haben dabei beispielsweise einen eher geringen Bedarf, selbst zu komponieren oder zu improvisieren. Daraus lässt sich eine individuell unterschiedliche, aber auch eine zeitlich variable Gewichtung der musikalischen Lernfelder (Spieltechnik, Interpretation, Improvisation, theoretisches Hintergrundwissen, Zusammenspiel, Auswendigspiel, Blattspiel, Komposition und Körperbewusstsein) ableiten.
2.5.3 Methoden und Unterrichtsgestaltung Die vorangegangenen Ausführungen machen deutlich, weshalb es kein „Patentrezept“ für sinnvollen und effektiven Instrumentalunterricht geben kann. Allerdings bedeutet dies keineswegs, daß es keine probaten didaktischen Methoden zur Vermittlung musikalischer Fertigkeiten gibt. Die Erkenntnisse der Lernpsychologie bilden eine wichtige Grundlage für die Schaffung von Lehrmethoden für motorische Fertigkeiten, will man dem Anspruch einer möglichst hohen Effizienz gerecht werden. [Pet05, S. 112] zeigt ein abstraktes Schema das den Rahmen einer solchen Übung bilden könnte: • Die erste Phase bildet der Einstieg. Hier soll der Schüler Gelegenheit bekommen, einen notwendigen Kontextwechsel angemessen zu vollziehen und sich auf den (neuen) Lerngegenstand einzurichten. Konkret bedeutet dies, daß hier Zeit zur Verfügung gestellt wird, in der Umgebungslärm, Termindruck und berufliche und anderweitige Verpflichtungen wie sie beispielsweise vor Beginn einer Unterrichtsstude vorliegen oder auch die geistige und körperliche Anstrengung und die Gedanken aus einer vorangegangenen Übung beiseitegelegt und die mentale Einstellung auf die bevorstehende Übungssituation vorgenommen werden kann. Gestaltungsmöglichkeiten hierfür wären ein kurzes Gespräch, eine Einspielübung oder Ähnliches. • Es folgt die Erarbeitung. Der Schüler sollte den Lerngegenstand möglichst selbstständig erarbeiten, um auf diesem Wege Selbsterfahrung zu sammeln, seine Kreativität zu verwenden (und damit zu fördern) und unterschiedliche Möglichkeiten zu entdecken, ans Ziel zu gelangen. • Aha-Erlebnisse und Erfolge der vorangegangenen Phase sollen anschließend durch Konditionierung gefestigt werden. Ausdrückliche, mehrfache Wiederholung mit explizitem, möglichst akkuratem, zeitnahen und objektivem Feedback können hierfür Mittel sein. • Nach größeren Anstrengungen, wie beispielsweise nach der Erarbeitungsphase aber auch während der Konditionierung, können Entspannungsintervalle die Einlagerung des erworbenen Wissens begünstigen sowie Überlastungen und möglichen muskulären Verkrampfungen vorbeugen. • Als Abschluss empfiehlt [Pet05], den Lernprozess mit einem Erfolgserlebnis für den Schüler abzurunden. Das Gefühl etwas geschafft zu haben, kann sich auf ihn motivierend auswirken. Selbst wenn es eines der obersten Ziele des Lehrers sein sollte, die Schülerinteressen in den Mittelpunkt zu stellen, ist es jedoch kaum zu umgehen, die Unterrichtsinhalte in eine bestimmte zeitliche Ordnung zu bringen, da verschiedene Fertigkeiten oft zueinander in Beziehung stehen oder aufeinander aufbauen.
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2.5.4 Ausbildung technischer Fertigkeiten am Drumset Sich anfangs auf die grundlegendsten Techniken für die oberen Extremitäten und eine einzelne Trommel (Snaredrum) zu beschränken ist wohl nicht die einzige, aber eine verbreitete Vorgehensweise. Stockhaltung, das Erlangen einer gewissen Kontrolle über einzelne Schläge (sog. „basic Stick-Control“), Koordination der linken und der rechten Hand sowie einfache Schlagfolgen sind dabei Unterrichtsgegenstand. Hat der Schüler sich hierbei eine gewisse Sicherheit erarbeitet, so kann die Komplexität allmählich gesteigert, d.h. Pausen und komplexere rhythmische Konstrukte, diffizilere Anforderungen an die Lautstärke des Gespielten, Akzente und Paradiddles (das sind Schlagfolgen, bei denen mehr als ein Schlag mit der selben Hand hintereinander ausgeführt werden) angegangen werden. Darüberhinaus folgt auch die Hinzunahme der unteren Gliedmaßen (hauptsächlich des rechten Fußes) und die Inkorporation unterschiedlicher Teilinstrumente, wie beispielsweise einem Becken oder der Hi-Hat, sodaß der Schüler erste einfache Drumset-typische Rhythmen realisieren kann. Als einfach empfundene Rhythmen sind oft dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen „Muster“ aus wenigen Schlägen bestehen, die in geringem, möglichst gleichmäßigem (relativen) zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen und zeitlich möglichst mit Schlägen auf anderen Teilinstrumenten oder dem Grundschlag zusammenfallen. Darauf aufbauend kann alsdann der Ausbau der Unabhängigkeit der einzelnen Gliedmaßen bis hin zur Fähigkeit, einzelne Muster ununterbrochen zu wiederholen, während gleichzeitig andere variiert werden, vorangetrieben werden.
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3 Ein Werkzeug zum Rhythmustraining mit visuellem Feedback Das hier vorgestellte System WatchMePlay soll zur Ergänzung des konventionellen Instrumentalunterrichts aber auch als Hilfsmittel für autodidaktisches Training dienen. Es ist jedoch keinesfalls Ziel oder Fähigkeit der Software, herkömmliche Lehrmethoden zu ersetzen. Ebensowenig sind Änderung an der Unterrichtsstruktur oder der Methoden- und Vorgehens-Freiheit des Lehrenden beabsichtigt.
3.1 Trainingskonzept Das Einsatzgebiet von WatchMePlay ist bei der Vermittlung technischer Fertigkeiten zu verorten. Ziel ist es, dem Lehrenden, aber auch dem Lernenden ein Werkzeug an die Hand zu geben, mit dem es möglich ist, während des Trainings (siehe Konditionierungsphase in 2.5.3) bestimmter Fertigkeiten, eine objektive und präzise Bewertung des Leistungsstandes und frühzeitige Erkennung potentieller Fehlentwicklungen vorzunehmen. Getragen von der berechtigten Hoffnung, daß eine frühe Lenkung des Lernprozesses und damit die Vorbeugung hinderlicher Angewohnheiten zur Folge hat, daß sich der nötige Übungsaufwand verringert, somit früher Erfolgserlebnisse und infolgedessen eine Steigerung der Motivation zu erwarten sind, wird versucht, anhand eines Softwareprogramms unterschiedliche Formen der Abweichung des gespielten von einem idealen Muster zu ermitteln und zu verbildlichen. Das vorgeschlagene System misst die Güte einer musikalisch-technischen Fertigkeit an ihrem Ergebnis und nicht an der konkreten Form und Ausprägung der dabei ausgeführten Bewegungen. Da unterschiedliche und deshalb auch ungünstige bzw. fehlerhafte Bewegungen ein und diesselbe Folge von Klangereignissen hervorrufen können wird durch dieses Programm nur ein begrenzter Teil des motorischen Trainings unterstützt, ein Lehrer sollte währenddessen die übrigen Parameter, wie zum Beispiel die Bewegungsabläufe des Schülers beim Spiel beobachten. Aufgrund der, in 2.5 vorgestellten Eigenheiten des Instrumentalunterrichts macht es wenig Sinn, ein konkretes Einsatzschema auszuarbeiten. Allgemein kann jedoch der in 2.5.3 vorgestellte Grundriss für die Aneignung einer neuen Fertigkeit zugrundegelegt werden, wobei das Programm die Konditionierungsphase begleiten könnte. Dabei festigt der Schüler eine neu erworbene Fertigkeit durch reichliche Repetition. Das erarbeitete Muster (dabei kann es sich um einen ein- bis mehrtaktigen Rhythmus, Fill-Ins, etc. aber auch ein Solo, eine Etüde oder ein ganzes Musikstück handeln) wird als Idealpattern in WatchMePlay programmiert und eine adäquate Zahl an Wiederholungen festgelegt. Überdies wird ein Begleit-Muster gewählt, welches der Schüler während seines Spiels (zur Synchronisation) zu hören bekommt. Hat jener diese Übung ausgeführt, so könnte durch den Lehrer oder gemeinsam mit dem Lernenden die Analyse der Messergebnisse vorgenommen werden. Ein solcher Übungsblock kann so oft wiederholt werden, wie es Konzentration und Motivation des Schülers zulassen und solange die Ergebnisse eine Verbesserung oder ein Verbesserungspotential anzeigen. Dabei ist jedoch zu unterstreichen, daß das gezeigte System und damit
39 eine besondere Fixierung auf Präzision und Technik nicht zum Zentrum des Unterrichts werden sollten.
3.2 Konzeption des Systems Das dargestellte Übungskonzept zu verwirklichen, setzt das Vorhandensein von zweierlei Schnittstellen und einer dazwischenliegenden Verarbeitungsinstanz voraus. Die erste der beiden Schnittstellen betrifft die musikalische Interaktion, die zweite ist nötig, um eine angemessene Visualisierung zu ermöglichen. Der Einfachheit halber bedient man sich in diesem Projekt eines handelsüblichen PCs/Notebooks als gleichzeitige Komponente für die Verarbeitung und Darstellung. Es ist nicht auszuschließen, daß sich etwa aus der Perspektive des User-Interface-Designs andere Gerätschaften besser eignen, als die hier verwendeten.
3.2.1 Hardware Die Interaktion eines Musizierenden mit seinem Instrument zu beobachten ist für dieses Projekt von besonderem Interesse. Für diese Beobachtung bieten sich zwei Wege an: 1. Die Verwendung eines akkustischen Schlagzeugs. Die Aktionen des Spielers können über an den Trommeln angebrachte Trigger abgenommen werden. Die Becken müssten in diesem Fall durch elektronische Beckenpads, wie sie auch in einem E-Drumset enthalten sind ersetzt werden. 2. Die Verwendung eines elektronischen Drumkits. (Hier die Alternative der Wahl) Die wichtigste Anforderung ist das Vorhandensein einer (elektronischen) Schnittstelle, mit deren Hilfe Parameterdaten, der vom Spieler ausgeführten Aktionen möglichst direkt abgegriffen werden können. Ein MIDI-Ausgang ist an allen gängigen E-Drumkits vorhanden. Darüberhinaus jedoch, ist es wünschenswert, daß das Gerät den Funktionsumfang des Instruments, das der Spieler für gewöhnlich verwendet, möglichst vollständig abbildet. Da E-Drums, mit akkustischen Schlagzeugen verglichen, zum jetzigen Zeitpunkt weniger verbreitet sind, empfiehlt es sich außerdem, darauf zu achten, daß das Spielverhalten dieses Geräts sich möglichst wenig von dem des gewohnten Instruments unterscheidet. Im Fall gravierender Unterschiede, wäre die Übertragbarkeit der erübten Fertigkeit gefährdet, womit der praktische Nutzen in Frage stünde. Zudem könnte eine zu große Umgewöhnung zum alleinigen Zweck des Übens mit dem System ein Hindernis für dessen Einsatz verkörpern. Legt man zugrunde, daß das Rebound-Verhalten der Spielflächen eines Instruments eine Eigenschaft markiert, mit der der Spieler bei jedem einzelnen Schlag konfrontiert ist, so sollte diese Eigenschaft beim Vergleich der Produkt-Optionen eine hervorgehobene Rolle spielen. Da man bei Mesh-Pads, wie auch konventionellen Fellen die Fellspannung und damit das Rebound-Verhalten ändern kann, verschafft man sich durch deren Nutzung einen Flexibilitätsvorteil gegenüber Gummipads. Als weiteres, die Vergleichbarkeit beeinflussendes Kriterium ist die Bauform der Hi-Hat anzuführen. Mittlerweile sind elektronische HiHats erhältlich, die der Form einer akkustischen Hi-Hat sehr ähneln. Ihrer Wahl stehen jedoch hohe Anschaffungskosten und Beschränkungen bezüglich des verwendeten E-DrumModuls entgegen. Ein auffällig unvollständig abgebildeter Funktionsumfang bedingt, je nach Grad der Unvollständigkeit, Beschränkungen hinsichtlich anwendbarer Spietechniken. Besonders häufige Spieltechniken zu ermöglichen, stellt somit die minimale Anforderung dar. (Im konkreten Fall des Cross-Stickings kann diese nach heutigem Stand der Technik aber noch immer nur bedingt erfüllt werden.)
40 Ein weiterer, bedeutender Aspekt sind die Anschaffungskosten. Sich auf High-End-Produkte zu beschränken, würde einer massiven Reduktion des potentiellen Nutzerkreises gleichkommen, niedrigpreisige Geräte weisen oft einen beschränkten Funktionsumfang und eine allgemein eher mangelhafte Qualität hinsichtlich der Abbildung des Funktionsumfangs eines akkustischen Drumsets auf. Bei der Entwicklung und Erprobung von WatchMePlay wurde ein modifiziertes (Details dazu im Anhang) elektronisches Drumkit mit der Bezeichnung „DrumItFive“ des schwedischen Herstellers 2Box (http://www.2box.se) eingesetzt. Die Drum-Pads einschließlich des Bass-Drum-Pads dieses Sets sind mit Mesh-Heads ausgestattet, Schläge auf den Trommelrand (Spannreifen) werden separat abgenommen. Die Cymbal-Pads können abgedämpft werden (siehe „Choking“ in 2.2.2.3.2.2) und sind in der Lage zwischen einer Bespielung des Glocken-, Crash- und Ridebereichs zu unterscheiden. Das Hi-Hat-Pad wird auf einem gewöhnlichen Hi-Hat-Ständer montiert. Man versucht dabei die Bewegung des oberen Beckens einer akkustischen Hi-Hat nachzubilden, eine Möglichkeit zur Bespielung des unteren Beckens wird nicht nachgebildet und auch das Anspielen der Glocke wird nicht erkannt. Somit ist die Anwendung vieler, jedoch nicht aller wesentlichen Spieltechniken bei diesem Set abgedeckt. Als Kopplungsglied zwischen Instrument und Rechner wird ein PC-MIDI-Adapter wechselweise in Form eines USB-Gerätes oder einer rechnerinternen Soundkarte mit MIDI-Interface eingesetzt. Mit zwei Kabeln wurde eine bidirektionale Verbindung hergestellt, die sowohl das Einlesen als auch das Ausgeben von Schlagfolgen durch den Rechner ermöglicht.
3.2.2 Software Das Programm WatchMePlay basiert auf der Java-Technologie. Ausschlaggebend für diese Entscheidung waren hauptsächlich die Flexibilität und die Portabilität des Java-SwingWindowing-Toolkits und der Java-Sound-API. Letztere bildet dadurch, daß sie Operationen, wie Wiedergabe und Aufnahme von MIDI-Daten zur Verfügung stellt, die Basis des Programms. 3.2.2.1 Erfassung Zweck von WatchMePlay ist es, die Abweichungen einer gespielten Schlagfolge von einer vorgegebenen auszuwerten und zu verbildlichen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, einer flexiblen Vorgabe des zu spielenden Musters (im Folgenden „Ideal“ oder „Original“ genannt). Um Differenzen zwischen dem Original und dem Gespielten möglichst ohne Umwege ermitteln zu können, empfiehlt es sich, dabei eine Beschreibungsform wie etwa das MIDI-Format einer akkustischen Aufnahme oder Vergleichbarem gegenüber vorzuziehen. WatchMePlay verwendet eine eigene Repräsentation (näheres dazu A.2) die dem MIDI-Format gegenüber in besonderem Maße an die Eigenheiten des Spiels von Schlaginstrumenten angepasst ist. Die Vorgabe zu erstellen, ist auf zwei Wegen möglich: Programmierung Das Schlagmuster wird mit Hilfe eines speziell dafür vorgesehenen Editors graphisch konstruiert. Vorteilhaft ist dabei die hohe Präzision, mit der die Eingabe erfolgt – jeder Schlag kann exakt an dem Zeitpunkt platziert werden, an dem er erklingen soll. Überdies ist als weiterer Vorzug auch zu nennen, daß kein Instrument und keine Fähigkeit dieses zu spielen benötigt werden. Aufnahme Verfügt eine Person über die Fertigkeit, das zu übende Muster exakt der gewünschten Weise entsprechend zu spielen, so kann diese die Idealvorgabe auch durch eine Aufnahme anfertigen. Eine natürliche Spielweise, sowie durch Noten nur schwer
41 kommunizierbare rhythmische Sachverhalte können auf diesem Weg besonders gut abgebildet werden. 3.2.2.1.1 Guide-Track Zusätzlich zum Original ist es in einigen Fällen auch notwendig, ein davon abweichendes Begleitmuster bereitzustellen. Es dient, solange der Spieler ein Muster übt, zur zeitlichen Synchronisation seiner mit der Abspielposition des Originalmusters. Im einfachsten Fall kann dies die Nachbildung eines Metronomschlages (engl. Click) sein, aber auch komplexe Rhythmen sind denkbar. Zur Komplexitätreduktion wurde die Analyse von Temposchwankungen des Spielers aus diesem Projekt ausgelagert, indem das Begleitmuster für ihn, welches im Übrigen auch mit dem Originalmuster deckungsgleich sein kann, über die gesamte Dauer eines Untersuchungsdurchlaufes durchgängig hörbar bleibt. Es führt (daher auch die Bezeichnung „Guide-Track“) den Übenden durch die Übung. 3.2.2.1.2 MIDI-Timing Um ein Muster hörbar zu machen, rechnet WatchMePlay dieses von seiner internen Repräsentation in eine Folge von MIDI-Messages um und übergibt diese einem, vom der Java-Sound-API angebotenen Sequencer. Dessen Aufgabe ist es, die Nachrichten so auszugeben, daß sie zum richtigen Zeitpunkt den gewünschten Ausgang des Rechners verlassen (bzw. der weiteren Verarbeitung innerhalb des Computers, etwa durch einen Software-Synthesizer zugeführt werden). In ein Geräusch umgewandelt werden diese dann durch einen Synthesizer1 . Zweite Aufgabe des Sequencers ist es, die von den MIDI-Eingängen des Systems kommenden Telegramme zeitlich in Relation zu setzen. MIDI-Messages enthalten per se keine Informationen über ihren Entstehungszeitpunkt. Vielmehr setzt man ihre zeitliche Verortung mit dem Zeitpunkt ihrer Ankunft beim empfangenden System gleich. Eine absolute Angabe über die Zeit der Ankunft wäre jedoch im musikalischen Kontext wenig hilfreich, die Bemessung muß relativ, d.h. im Bezug auf den Anfangszeitpunkt des Stückes (o.ä.) erfolgen. Bei der rechnerinternen Repräsentation einer MIDI-Nachricht handelt es sich oft um eine, die um eben diese Information des relativen Auftretenszeitpunkts (Timestamp) erweitert ist. Theoretisch wären eine ein- und eine ausgehende Nachricht mit der gleichen Timestamp als zusammenfallend zu betrachten, praktisch führen dagegen die in 2.3.2 behandelten Zusammenhänge auch bei simultan auftretenden Ereignissen, unter bestimmten Umständen zu unterschiedlichen Timestamps. Eine Korrektur durch den Sequencer ist nur bedingt möglich. Timestamps repräsentieren einen Zeitpunkt durch Angabe eines ganzzahligen Wertes, welcher im Bezug auf eine Tempoangabe und eine Teilungszahl verstanden wird. (Die Java-Sound-API erlaubt Tempoangaben sowohl mit der Einheit bpm als auch mpq (siehe 2.1.1.3)). Die Teilungszahl wird von der Java-Sound-API als Resolution bezeichnet und gibt an, wie oft der Zeitraum zwischen einem Beat und dem darauffolgenden unterteilt sein soll. Jeder, aus dieser Teilung resultierende Zeitpunkt in einem Musikstück ist anhand einer Timestamp eindeutig adressierbar. Mit Resolution und Tempoangabe wird von der API also eine diskrete Rasterung der Zeit vorgenommen, bei der jeder Rasterpunkt Auftretenszeitpunkt eines Ereignisses sein kann. Zwischen das Zeitraster fallende Zeitpunkte werden diskretisiert indem ihnen der nachfolgende diskrete Wert als Timestamp zugeordnet wird. Die Wahl einer Teilungszahl unterliegt im wesentlichen zwei Anforderungen: • Der Idealrhythmus muß unverzerrt darstellbar sein. Mit einer Teilungszahl, die nicht restfrei durch 4 teilbar ist (ein Beat wird von der Java-Sound-API generell vereinfachend einer viertel Note gleichgesetzt) ließen sich beispielsweise keine Sechzehn1
In diesem Projekt den internen Synthesizer des E-Drum-Moduls
42 telnoten akkurat ausgeben. Ein möglicher Weg zur Ermittlung einer Teilungszahl rmin , die das Kriterium der Unverzerrtheit erfüllt wäre die Berechnung des kleinsten gemeinsamen Vielfachen aus allen Nennern, der in der Schlagfolge vorkommenden Teilungsverhältnisse, beispielsweise mit Hilfe des Algorithmus von Josef Stein (1967). • Der Auflösungsgrad muß hoch genug sein, um die Abweichungen des Übenden zu erkennen. Da jedoch ein beliebig hoher Auflösungsgrad (vermutlich wegen der begrenzten Frequenz des zur absoluten Zeitmessung verwendeten Timers) praktisch nicht realisierbar und auch aufgrund der limitierten zeitlichen Wahrnehmung von Menschen nicht notwendig ist, sollte zur Wahl der Teilungszahl rmin und ein von rmin und dem Tempo abhängiger Faktor herangezogen werden. 60 Beispielsweise wäre dazu folgende Gleichung r = rmin ∗ d rmin ∗t e geeignet, wobei r der min ∗s Teilungszahl, tmin dem niedrigsten Tempo im Stück und s einem „Verfeinerungs“-Faktor entspricht. 3.2.2.1.3 Schematischer Ablauf Der Übende hört zur Orientierung ein Schlagmuster und versucht währenddessen eine vorher festgelegte Übung, deren hörbares Ergebnis idealerweise der Schlagfolge im Original entspricht, auszuführen. Damit er das geforderte Tempo aufnehmen kann, sollte das Begleitmuster mindestens einen Takt vor dem Beginn der Idealfolge zu hören sein. Das Instrument setzt Interaktionen in eine Serie von MIDI-Messages, und gleichzeitig in, für den Spieler hörbaren Schall um. Das Programm nimmt die MIDI-Nachrichten über einen entsprechenden Eingang in Empfang, versieht sie mit einer Timestamp, welche den zeitlichen Bezug zum Begleitmuster herstellt und bewahrt sie im Speicher des Rechners als sogenannte Sequenz auf. 3.2.2.2 Analyse Der Schritt der Analyse besteht im wesentlichen aus der Umwandlung der, bei der Erfassung erhobenen Interaktionsparameterdaten (MIDI-Messages) in die interne Repräsentation von WatchMePlay. Dies geschieht dadurch, daß die, in Sequenz erfassten Ereignisse der Originalschlagfolge gegenübergestellt werden. Dabei gibt es unterschiedliche Arten von Differenzen, die durch nachfolgende Auflistung nicht erschöpfend, sondern nur exemplarisch veranschaulicht seien: 1. Lautstärkenabweichung: Bezeichnet den Unterschied zwischen der Lautstärke einer bestimmten Interaktion im Idealmuster und der korrespondierenden Interaktion im aufgezeichneten Muster. 2. Zeitliche Abweichung: Bezeichnet den Unterschied zwischen dem Auftretenszeitpunkt einer bestimmten Interaktion im Idealmuster und der korrespondierenden Interaktion im aufgezeichneten Muster. Verglichen zum Original kann ein Schlag vorgezogen oder nachgelagert auftreten. Außerdem kann eine zeitliche Abweichung darin bestehen, daß eine Interaktion nicht auftritt, obwohl sie idealerweise auftreten sollte. Auch der umgekehrte Fall ist möglich. 3. Abweichung in der Betätigungsart: Die meisten der Einzelinstrumente eines Drumsets bieten die Möglichkeit, die Art des erzeugten Geräusches anhand der Betätigungsart zu variieren (wie in 2.2.2.3.2 beschrieben). Ein elektronisches Drumkit bietet diesbezüglich zwar einen etwas beschränkteren Variationsbereich, jedoch unterscheiden EDrum-Pads ebenfalls zwischen normalen Schlägen, Rim-Clicks und Rim-Shots. Ebenso kann ein gravierend unterschiedlicher Öffnungszustand gegenüber dem aus der Vorgabe als Abweichung in der Betätigungsart gesehen werden.
43 4. Abweichung im Instrument: Ein anderes Instrument zu bespielen, als das, welches dem Original entsprechend, zu einem bestimmten Zeitpunkt erklingen sollte, fiele in diese Kategorie. Idealerweise, d.h. bei einem perfekten Spieler in perfekter Konstitution, wäre die Summe aller Abweichungen aus allen genannten Abweichungsklassen gleich Null. Dazu gehörte allerdings auch, daß die Erhebung der Daten ideal, das bedeutet völlig latenzfrei funktioniert. Daß und weshalb dieser Idealfall in der Praxis nicht erreicht werden kann, wurde in den Abschnitten 2.3.2 und 3.2.2.1.2 bereits behandelt. Die dort erläuterten Umstände verursachen allerdings – setzt man ein einwandfrei funktionierendes System voraus (siehe dazu auch A.3.2 – Ungenauigkeiten von zu vernachlässigendem Ausmaß. Kern dieses Projekts ist es, durch Untersuchung seiner Abweichungen, dazu beizutragen, den Übenden dem Ideal näher zu bringen. Die Fülle der Abweichungsmöglichkeiten bedingt die hohe Komplexität des Problems, einer vollständigen Analyse. Zudem ergeben sich daraus auch Fälle, bei denen ein und dieselbe, vom Ideal abweichende Struktur eines Interaktionsmusters durch mehrere unterschiedliche Abweichungs-Konstellationen erklärbar ist. Um die Wahrscheinlichkeit derartiger Ambiguitäten zu reduzieren, soll hier ein Algorithmus zum Einsatz kommen, welcher sich auf die Lösung eines Teils der Problematik beschränkt. 3.2.2.2.1 Algorithmus Eine Möglichkeit zur Ermittlung der unter 2. beschriebenen zeitlichen Abweichungen lässt sich für (eine Stimme) wie folgt beschreiben: Zunächst soll versucht werden, die gespielten Interaktionen auf jene aus der idealen Interaktionsfolge anhand derer Auftretenszeitpunkte (Äquivalent: Timestamps) abzubilden. Dazu seien sich die beiden Interaktionsfolgen jeweils geordnet in einer Tabelle einander gegenüberzustellen, sodaß die einzelnen, in ihnen enthaltenen Ereignisse jeweils den Bezeichner entweder einer Zeile (gespielte Folge) oder einer Spalte (Idealfolge) bilden. Jede Zelle value(i, j) dieser Tabelle enthalte die vorzeichenbehaftete Differenz der Timestamps ihrer beiden Bezeichner, hier tsideal (i) − tsplayed (j). Ein positiver Wert value(i, j) zeigt an, daß das gespielte Ereignis zeitlich vor dem Ereignis aus der Idealfolge einzuordnen ist, ein negativer Wert signalisiert den umgekehrten Sachverhalt. Ist value(i, j) = 0 so koinzidieren die Ereignisse eideal (i) und eplayed (j). Die gesuchte Abbildung soll einem gespielten Ereignis genau eines aus der Idealfolge zuordnen, das selbe Verhältnis soll auch für die umgekehrte Zuordnung gelten. Erreichen lässt sich dies beispielsweise so: Für jedes gespielte Ereignis eplayed (j) (Zeilen) werde zunächst jenes Ereignis eideal (i) aus der Idealfolge gesucht, das die betragsmäßig kleinste Abweichung mini (|tsideal (i) −tsplayed (j)|) zu eplayed (j) aufweist. Das gefundene Idealereignis ist der beste Kandidat für die Zuweisung eines Ereignisses aus dem Idealmuster an eplayed (j). Handelt es sich bei eplayed (j) jedoch um ein im Idealmuster nicht vorgesehenes Ereignis, eine „overkill note“ so wäre eine derartige Abbildung jedoch unzulässig. Es gelte deshalb anschließend, durch Suche des Minimums minj (|tsideal (i) − tsplayed (j)|) zu eplayed (j) aus der Spalte i zu verifizieren, daß mit eplayed (j) dem Ereignis eideal (i) keine overkill note zugeordnet wird. Entspricht dabei die Position des Spaltenminimums der i-ten Spalte dem Zeilenindex j, so handelt es sich um eine zulässige Zuordnung, andernfalls werde eplayed (j) als overkill note markiert. Sind die Zeilen der Tabelle vollständig durchlaufen worden, so sind anschließend allen Ereignissen der Idealfolge, denen auf diese Weise kein gespieltes Ereignis zugeordnet werden konnte, als „missing notes“ zu markieren.
Z. 7-23 Z. 10
Z. 11 Z. 14 Z. 13 Z. 26-30
44
1 public L i s t g e t M a p p i n g s ( ) { 2 L i s t r e s u l t = new A r r a y L i s t ( ) ; 3 boolean c o l u m n _ u s e d [ ] = new boolean [ c o l u m n s _ c o u n t ] ; 4 f o r ( i n t c = 0 ; c < c o l u m n _ u s e d . l e n g t h ; c++ ) { c o l u m n _ u s e d [ c ] = f a l s e ; } 5 6 i f ( c o l u m n s _ c o u n t > 0 ){ 7 f o r ( i n t c u r r e n t _ r o w = 0 ; c u r r e n t _ r o w < r o w s _ c o u n t ; c u r r e n t _ r o w++ ) { 8 // i f rows_count was z e r o d i r e c t l y go t o a d d i n g m i s s i n g −n o t e s 9 10 int m i n _ o f _ r o w _ i d x = g e t M i n O f R o w I n d e x ( c u r r e n t _ r o w ) ; 11 int m i n _ o f _ a t _ m i n _ o f _ r o w _ i d x = g e t M i n O f C o l u m n I n d e x ( m i n _ o f _ r o w _ i d x ) ; 12 i f ( m i n _ o f _ a t _ m i n _ o f _ r o w _ i d x != c u r r e n t _ r o w ) { // t h i s i s an o v e r k i l l n o t e 13 r e s u l t . a d d ( new M a p p i n g ( r o w s . g e t ( c u r r e n t _ r o w ) ) ) ; 14 } e l s e i f ( m i n _ o f _ a t _ m i n _ o f _ r o w _ i d x == c u r r e n t _ r o w ) { 15 // b e s t c h o i c e f o r a one−to−one mapping 16 r e s u l t . a d d ( new M a p p i n g ( r o w s . g e t ( c u r r e n t _ r o w ) , 17 columns . get ( min_of_row_idx ) , 18 new F r a c t i o n ( g e t V a l u e ( m i n _ o f _ r o w _ i d x , 19 current_row ) , 20 ( int ) r e s o l u t i o n ) ) ) ; 21 c o l u m n _ u s e d [ m i n _ o f _ r o w _ i d x ] = true ; 22 } 23 } 24 25 // add m i s s i n g n o t e s : 26 f o r ( i n t c = 0 ; c < c o l u m n _ u s e d . l e n g t h ; c++ ) { 27 i f ( ! c o l u m n _ u s e d [ c ] ){ 28 r e s u l t . a d d ( new M a p p i n g ( c o l u m n s . g e t ( c ) ) ) ; 29 } 30 } 31 } e l s e { // d i r e c t l y add o v e r k i l l n o t e s i f t h e r e a r e no i d e a l n o t e s : 32 f o r ( i n t c u r r e n t _ r o w = 0 ; c u r r e n t _ r o w < r o w s _ c o u n t ; c u r r e n t _ r o w++ ) { 33 r e s u l t . a d d ( new M a p p i n g ( r o w s . g e t ( c u r r e n t _ r o w ) ) ) ; // add an o v e r k i l l n o t e 34 } 35 } 36 37 return ( r e s u l t ) ; 38 }
Der gezeigte Algorithmus lässt sich unter anderem dadurch effizienter gestalten, daß die Differenzentabelle nicht im Speicher gehalten, sondern Zellenwerte ad-hoc berechnet werden. Die Minimumssuche in den Spalten bzw. Zeilen auf einen jeweils relevanten Teilbereich zu beschränken, ergäbe zwar keine Optimierung bezüglich der Komplexitätsklasse (O(n2 ∗ m), wobei n die Anzahl der gespielten Interaktionen und m die Anzahl der Interaktionen im Idealmuster sind), trüge jedoch vermutlich trotzdem zu einer nennenswerten Laufzeitverbesserung bei. 3.2.2.2.2 Umwandlung einer MIDI-Sequenz in die interne Repräsentation Der in 3.2.2.2.1 gezeigte Algorithmus kann lediglich die Abbildung der gespielten Interaktion einer Stimme auf die Interaktionen der Idealfolge der selben Stimme leisten. Aus diesem Grund ist es notwendig, die MIDI-Nachrichten, die in einer Sequenz lediglich nach ihrer Timestamp geordnet vorliegen nach deren Stimme zu sortieren und jede der Ergebnismengen dem Algorithmus zu übergeben. Dieser liefert als Ergebnis eine Liste von Mappings. Aus diesen Mappings wird alsdann die interne Repräsentation errechnet, welche den Idealrhythmus erweitert um Abweichungsinformationen, wie z.B. die zeitliche Abweichung (als Teilungsverhältnis des Abstands von zwei aufeinanderfolgenden Beats), Lautstärkenabweichung, existentielle Abweichung (d.h. einen Aussage darüber, ob es sich um eine missing note oder eine overkill note) handelt. 3.2.2.3 Visualisierung 3.2.2.3.1 Darstellung von Rhythmen Vergleichbar mit Drum-Editoren anderer Programme basiert auch die Darstellung des Editors von WatchMePlay ihrer Form nach auf dem Aussehen von Drum-Tabs. Ausgehend von einem Nullpunkt, der nahe dem linken Rand liegt, werden Schallereignisse (bzw. Schläge) auch hier waagrecht angetragen. Die relative zeitliche Lage eines Schlages ist damit proportional zur waagrechten Koordinate des Symbols. Das Konstrukt „Takt“ wurde aus der modernen Notenschrift übernommen,
45
Abbildung 11: Darstellung eines Rhythmus in WatchMePlay
wird hier jedoch nicht durch Taktstriche, sondern durch eine Markierung oberhalb des Symbolbereichs verdeutlicht. Die einzelnen Grundschläge sind nicht, wie in konventioneller Notenschrift üblich, mit Notenwerten, wie z.B. 14 belegt. Jeder Grundschlag kann zwischen keiner und 14 Unterteilungen2 besitzen, wobei sich mehrere Teilungsarten überlagern können. Das bedeutet, daß zwei Notensymbole beispielsweise gleichzeitig bei 34 und 76 (d.h. 21 28 24 und 28 ) liegen können. Kurze senkrechte Linien auf einer Einzelinstrumentenzeile verdeutlichen mögliche Positionen für ein Notensymbol bei der aktuell vorgewählten Rasterteilung, ein ausgefülltes Symbol zeigt an, daß dieses Schallereignis exakt auf einer solchen Position liegt und damit aktuell editierbar ist, leere Symbole verdeutlichen den gegenteiligen Sachverhalt. Die Zuordnung eines Schlags zu einem bestimmten Instrument geschieht durch seine senkrechte Anordnung. Jedes Einzelinstrument hat dementsprechend eine eigene Zeile. Verschiedene Teile oder Spielarten eines Einzelinstruments werden durch unterschiedliche Symbole (Kreis, Quadrat, Dreieck) symbolisiert. Die Lautstärke eines Schlags kann an seiner Farbe (grün=sehr leise, blau=sehr laut) abgelesen werden. 3.2.2.3.2 Darstellung von Abweichungen Neben den akzidentiellen Abweichungen, welche zum Beispiel durch (ungenaues) Spielen eines Musters entstehen, gibt es auch vorsätzliche Abweichungen vom exakt notierten Rhythmus, die durch die charakteristische Spielweise eines Künstlers oder durch eine bestimmte Stilrichtung vorgegeben sein können. WatchMePlay unterstützt die Verarbeitung beider Abweichungsarten. Die Differenz eines gespielten Schlages zu seiner Idealposition zeigt das Programm sowohl graphisch durch eine Linienmarkierung als auch durch einen Zahlenwert (siehe Abbildung 13) an. Das Schlagsymbol liegt dabei auf der intendierten Position, die Markierung zeigt hingegen die tatsächliche zeitliche Lage an. Vorgesehene Schläge, die der Spieler nicht ausführt tragen in der Software die Bezeichnung „missing-notes“, nicht vorgesehene, jedoch gespielte werden „overkill-notes“ genannt. Erstere werden durch eine rote, letztere durch eine grüne Ausstreichung markiert (siehe Abbildung 12).
2
Diese Beschränkung wird von der aktuellen GUI-Implementierung verursacht, die restliche Verarbeitungslogik von WatchMePlay unterstützt alle Zahlen aus N als Teilungsart.
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Lautstärken werden als Farben dargestellt (grün → leise ... blau → laut)
Das Ende der waagrechten roten Linie deutet die tatsächliche Lage des Schlages an Overkill Notes werden grün durchgestrichen dargestellt
Missing Notes werden rot durchgestrichen dargestellt
Abbildung 12: Darstellung von Abweichungen und Spielfehlern in WatchMePlay
Abbildung 13: Eine präzise Auflistung aller Abweichungswerte erhält man über den TooltipText eines Schlages
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4 Evaluation von WatchMePlay Die Idee von WatchMePlay basiert – wie in der Einleitung bereits dargestellt – auf der Annahme, daß möglichst konkretes, korrektes und exaktes Feedback einen Lernprozess gezielt fördern und beschleunigen kann. Fehlentwicklungen, d.h. das Aneignen (Automatisieren), eigentlich ungewünschter Gewohnheiten und die Notwendigkeit, anschließend die Kontrolle über selbige wiederzuerlangen, werden gezielt vermieden, Schwachstellen werden frühzeitig aufgedeckt. Die infolgedessen gesparte Zeit kann entsprechend sinnvoll, d.h. zum Üben der wesentlichen Inhalte und zur weiteren Steigerung der Leistung genutzt werden. Um diese Annahme zu prüfen, wurden die im Folgenden beschriebenen Untersuchungen angestellt.
4.1 Rahmen und Ablauf der Evaluation Die Untersuchung, ob anhand des hier vorgestellten Trainingskonzeptes (siehe dazu 3.1ff) die erwarteten Effekte erzielt werden können, wurde im Rahmen des Musikschulunterrichts an den Städtischen Musikschulen Ebermannstadt und Forchheim an unterschiedlichen Tagen durchgeführt. Nach den gescheiterten anfänglichen Versuchsdurchläufen, wurde folgendes Ablaufschema umgesetzt:
4.1.1 Spieldaten 4.1.1.1 Situation und Vorgehensweise Eine Unterrichtsstunde dauert 30 Minuten. Zu Beginn einer solchen Einheit bekommt der Schüler nach seiner Ankunft am Unterrichtsort eine kurze Zeit zur Akklimation und um sich auf dem Instrument einzugewöhnen. Während dieser Frist wird der Versuchsteilnehmer auch über den Hintergrund, Sinn und den Ablauf des Experiments informiert. Mit allen Probanden wird, um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, das selbe, in Abbildung 4.1.1.1 dargestellte Pattern, bestehend aus je einem 44 -Takt Rhythmus und Fill-In erarbeitet. Dazu wird dem Schüler das Muster zunächst in Notenform gezeigt und bei Bedarf auch vorgesungen oder am Instrument vorgespielt. Im Anschluss kann das Pattern solange geübt werden, bis es nach Meinung des Übenden beherrscht bzw. verstanden wird. Die nächste Stufe stellt die Übung mit einem Metronom dar. Der Metronomklang wird im Rahmen dieses Experiments durch den Synthesizer des E-Drumsets erzeugt. Es wird ein monotoner Agogo-Bell-Sound verwendet, der im Abstand von einer Viertelnote bei 90bpm ertönt und mindestens so laut ist, daß er auch während des Schlagzeugspiels noch gut hörbar ist. Treten während der Übungsphase Probleme auf, hat der Schüler Fragen bezüglich des zu übenden Materials oder gibt es aus Sicht des Lehrers Anlass zu Interventionen, so wird hier, wie im gewöhnlichen Unterricht verfahren. Im Anschluß erfolgt die Konditionierung unter Verwendung von WatchMePlay. Dazu wird nochmals der Ablauf eines Übungsdurchgangs (Trial) erklärt, d.h. es wird unter anderem darauf hingewiesen, daß der Rhythmus und der Fill-In abwechselnd und synchron zum vorgegebenen Metronomschlag mindestens sechsmal zu spielen sind und daß mit dem
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Abbildung 14: Alle Testpersonen übten das gleiche Pattern bestehend aus einem einfachen Rock-Groove mit einem Fill-In
Spiel zum fünften Metronomschlag, d.h. im zweiten Takt begonnen werden soll. Ist ein solcher Durchgang abgeschlossen, so wird den Versuchspersonen (Experimentalgruppe) das graphische Analyseergebnis gezeigt und die dabei verwendete Symbolik erklärt. Gemeinsam mit dem Lehrer wird eine Deutung der Ergebnisse vorgenommen und Lösungswege für eventuelle Probleme erarbeitet. Falls nötig, kann der Schüler diese Lösungsideen (im Rahmen der nur beschränkt verfügbaren Zeit) praktisch umsetzen. Es folgt mindestens ein weiterer Durchlauf, in dem die Verbesserung gemessen und eventuelle weitere Probleme identifiziert werden können. Idealerweise werden soviele Übungsdurchgänge (möglichst über mehrere Unterrichtsstunden hinweg) durchlaufen, bis die gemessenen Ergebnisse den Anforderungen des Übenden oder ggf. des Lehrenden entsprechen und solange seitens ersterem eine Motivation dazu besteht. Praktisch ist jedoch in diesem Versuch die Zeit einer Unterrichtseinheit der begrenzende Faktor. (So ist später auch zu erklären, daß die erhobenen Daten unterschiedliche Anzahlen an Übungsdurchläufen aufweisen.) Im Unterschied zu den Versuchspersonen, die der Experimentalgruppe angehören, wird jenen aus der Kontrollgruppe bei der Konditionierung die mit WatchMePlay ermittelten Informationen über die jeweiligen Abweichungen bzw. Ungenauigkeiten vorenthalten. Stattdessen analysiert der Instrumentallehrer – welchem die WatchMePlay-Analyseergebnisse ebenfalls verborgen bleiben – gemeinsam mit dem Probanden in, aus dem konventionellen Unterricht bekannter Manier, den vorangegangenen Übungsdurchgang. Auch hier werden – sofern nötig – Vorschläge erteilt, wie eine Verbesserung der erkannten Schwächen konkret erreicht werden kann. Wie die Schüler in der Experimentalgruppe absolvieren auch die der Kontrollgruppe mehrer Übungsdurchläufe (mit den selben Abbruchkriterien). Weil die Teilnahme an diesem Versuch freiwillig ist und die Zuweisung zu den beiden beschriebenen Gruppen zufällig erfolgt1 , wird, um für die, vom Schüler geopferte Zeit eine Gegenleistung zu erbringen, nach Abschluss aller Versuchsdurchgänge, d.h. am Ende der Unterrichtsstunde eine Analyse der jeweiligen Abweichungen und Ungenauigkeiten vergleichbar mit der, bei den Experimentalgruppenmitgliedern durchgeführt. Ebenso werden diesen Schülern Hinweise gegeben, wie eine Verbesserung der jeweils gefundenen Probleme erreicht werden kann. Allgemein kann hier jedoch festgehalten werden, daß das Analyseergebnis keinen Einfluss auf die gemessenen und im Rahmen dieser Arbeit ausgewerteten Daten der Versuchspersonen der Kontrollgruppe hat2 .
1
Dazu sei erwähnt, daß die Daten an zwei Versuchstagen, nämlich dem 20. Januar 2010 und dem 2. Februar 2010 jeweils an der Städtischen Musikschule Forchheim erhoben wurden. Alle Versuchspersonen des ersten Versuchstages wurden der Experimentalgruppe, alle des zweiten der Kontrollgruppe zugeordnet. Man darf hier von einer zufälligen Zuweisung ausgehen, weil die Zuordnung der Schüler zu einem der beiden Unterrichtstage zufällig erfolgte. 2 Davon sind die, durch den Fragebogen erhobenen Daten (insb. Abschnitt „WatchMePlay“ auszunehmen, da dieser erst nach Abschluss einer Versuchssitzung ausgefüllt wird.
49 4.1.1.2 Zu erhebende Kennwerte Im Rahmen der Fähigkeiten von WatchMePlay werden vier Parameter des Spiels einer Versuchsperson ermittelt. 1. Zeitliche Abweichung eines Schlages: Wie in Abschnitt 2.1 bereits beschrieben lässt sich ein Schallereignis, wie auch ein Schlag eines ist, durch eine endliche Anzahl an (Zahlen-)Werten beschreiben. Einer dieser Werte sagt die zeitliche Lage des Ereignisses aus. Um ein, durch eine Reihe von Zahlenwerten beschriebenes Muster, mit einem anderen zu vergleichen, ist die strukturelle Gleichheit3 beider die Grundvoraussetzung. Kann ein Schlag eines gespielten Musters auf den, eines vorgegebenen Idealmusters abgebildet werden, so lässt sich die zeitliche Abweichung als einfache Differenz der beiden Beträge berechnen, die die jeweilige zeitliche Lage des Schlages beschreiben. Liegt ein gespielter Schlag vor dem des Idealmusters, so ergibt sich ein negativer Wert, liegt er dahinter, ein positiver, bei exakter Übereinstimmung 0. Der Durchschnitt aller Abweichungen aller Schläge, ausnehmlich der weggelassenen und der nicht vorgesehenen, kann als Maß für die zeitliche Exaktheit in einem Übungsdurchgang genommen werden. 2. Abweichung eines Schlages hinsichtlich seiner Lautstärke: Kann ein gespielter Schlag, einem aus dem Idealmuster eindeutig zugeordnet werden, so darf, um zu bestimmen, ob er zu laut oder zu leise angespielt wurde, die Differenz beider Lautstärkenwerte herangezogen werden. Negative Werte ergeben sich dabei bei zu leise, positive bei zu laut gespielten und 0 bei lautstärkenmäßig exakt übereinstimmenden Schlägen. Auch hier bietet sich zur Betrachtung des Gesamteffekts am Ehesten der Durchschnitt der Lautstärkendifferenzen aller, wie vorgesehen gespielten Schläge an. In der Praxis kann sich dabei die Schwierigkeit ergeben, daß durch die Anwendung bestimmter Spieltechniken ein bestimmtes, nur schwer zu unterlassendes Betonungsmuster ergibt. Dieses Betonungsmuster hat, sofern bei der Programmierung des Idealpattern nicht vorgesehen, einen sehr großen Einfluss auf diesen Durchschnittswert. Darüberhinaus zeigen sich hier individuelle (anatomische) Unterschiede besonders deutlich. Es kann nicht als Fehler gelten, ein bestimmtes Muster insgesamt leiser oder lauter zu spielen, als dies die Vorgabe vorsieht. Der Durchschnitt der Lautstärkenabweichungen ist aus diesem Grund als Beschreibungswert für einen (musikalischen) Lernerfolg nur sehr bedingt geeignet. 3. Anzahl der weggelassenen Schläge: Kann ein Schlag aus dem Idealmuster einem gespielten Schlag nicht eindeutig zugeordnet werden, so sei dieser als „weggelassen“ zu bezeichnen. Die Anzahl der weggelassenen Schläge stellt ein Kriterium dar, um die Korrektheit eines gespielten Musters bezugnehmend auf eine Idealvorgabe zu bewerten. 4. Anzahl der nicht vorgesehenen Schläge: Kann ein gespielter Schlag keinem Schlag aus dem Idealmuster eindeutig zugeordnet werden, so sei dieser als „nicht vorgesehen“ oder in der Terminologie von WatchMePlay als „overkill-Note“ bezeichnet. Die Summe der nicht vorgesehenen Schläge stellt ein weiteres Maß zur Bewertung der Korrektheit eines gespielten Musters bezüglich einer Idealvorgabe dar. 3
Strukturelle Gleichheit besteht dann, wenn die Anzahl, Abfolge und Art der einzelnen Schallereignisse von beiden, zum Vergleich stehenden Mustern übereinstimmen. Notenwerte und Lautstärke können sich unterscheiden. WatchMePlay legt jedoch fest, daß sich diese Unterschiede innerhalb eines festgelegten Rahmens bewegen müssen.
50 Diese Summen und Durchschnittswerte werden für jeden einzelnen Versuchsdurchlauf berechnet. Versuchsdurchläufe mit einem „Fehlstart“ oder solche, die vorzeitig abgebrochen wurden, werden von der Betrachtung ausgenommen, da jene exorbitant hohe Ausprägungen der vorgestellten Werte aufweisen. An dieser Stelle sei auch nochmals betont, daß die Versuche seitens WatchMePlay, einem gespielten Schlag einen Schlag aus dem Idealmuster zuzuordnen nur in einem gewissen Abweichungsrahmen funktionieren. Daraus ergibt sich, daß sehr verfrüht oder verspätet gespielte Schläge in einigen Fällen als weggelassen oder als nicht vorgesehen erkannt werden.
4.1.2 Fragebogen Neben den Daten, die das praktische Spiel der Versuchspersonen betreffen, werden anhand eines Fragebogens weitere Informationen 4 erhoben. Dazu gehören Geschlecht, Alter, Expertise, Motivation, Selbsteinschätzung und die Bewertung des Systems WatchMePlay. Die dabei gestellten Fragen werden der Versuchsperson durch den Lehrer vorgelesen. Die zugehörigen Antwortmöglichkeiten werden erklärt, sollten seitens des Probanden Unklarheiten bestehen, so steht der Versuchsleiter für Erläuterungen zur Verfügung. Die Notwendigkeit, die Fragen vorzulesen lässt sich dadurch begründen, daß die Versuchsteilnehmer zum Teil sehr jung und deshalb des Lesens und Verstehens der Fragen noch nicht mächtig sind.
4.2 Erwartungen Im Abschnitt 2.4.2.1.2 wurde das Potenzgesetz des Lernens vorgestellt. Auch beim Üben von Schlagzeugrhythmen (bzw. Schlagmustern) findet eine Automatisierung statt, die idealerweise dem Potenzgesetz folgt. Dieses Gesetz geht von einer Veränderung der Reaktionszeit im Verlauf der Übung aus. Hier wird jedoch angenommen, daß sich Veränderung der Reaktionszeit analog auch auf die Veränderung (der Summen/Durchschnitte) der Abweichungswerte übertragen lässt. Im Verlauf einer idealen Übung, d.h. einer Übung unter idealen Bedingungen, sollte sich deshalb ein Rückgang über die Übungsdurchläufe hinweg zeigen. Es ist jedoch nur sehr schwer zu kontrollieren, wieviel eine Person zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messdurchgängen (Trials) übt. Idealerweise wäre zu erwarten, daß sich die Abweichungswerte exponentiell (siehe dazu „Lernrate“ in 2.4.2.1.2) mit der Zahl, wie oft das zu übende Muster gespielt wurde, verringern. Der Vergleich zwischen der Experimentalgruppe und der Kontrollgruppe sollte ergeben, daß der Rückgang (hinsichtlich der Kriterien 1-4 aus Abschnitt 4.1.1.2) bei ersterer stärker ausgeprägt ist, als bei letztgenannter. Der enge zeitliche Rahmen und die voraussichtlich sehr kleine Menge an Teilnehmern lässt jedoch vorab vermuten, daß sich kein oder ein negativer Effekt zeigt, weil durch die Hinweise, die der Schüler durch die Verwendung des Systems bekommt, die Notwendigkeit erwächst, kontrolliert, d.h. bewusst zu spielen. Kontrollierte Prozesse sind jedoch erfahrungsgemäß sehr viel anfälliger für Fehler. Außerdem ist zu erwarten, daß bei einer großen Menge an Rückmeldungen über das eigene Spiel und der Aufforderung viele Einzelheiten gleichzeitig zu verbessern, eine gewisse geistige Überlastung zutage tritt.
4
Aufgrund der geringen Zahl an Teilnehmern lassen sich keine Korrelationen zwischen den hier gebenen Antworten und den, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, gemessenen Werten ermitteln.
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4.3 Probleme bei der Erhebung Weil für dieses Projekt verhältnismäßig wenig Zeit und Ressourcen zur Verfügung standen, konnten lediglich exemplarische Untersuchungen vorgenommen werden, die die Wirksamkeit der vorgestellten Methoden, Werkzeuge und das Vorhandensein eines kausalen Zusammenhangs zwischen graphischer Fehlervisualisierung und der Geschwindigkeit des jeweiligen Lernvorgangs aufgrund ihrer Konzeption weder zu bestätigen noch zu wiederlegen vermögen. Um verlässliche und aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, wären an erster Stelle eine deutlich größere Anzahl an Versuchspersonen nötig. Dadurch könnten zum einen eine höhere Stabilität der ermittelten (Druchschnitts-)Werte erreicht und zum anderen könnten eventuell auf andere Variablen, wie Alter, Expertise, Motivation usw. zurückgehende Effekte identifiziert werden. Des Weiteren wäre es sinnvoll, die Versuchsdurchläufe über mehrere Unterrichtsstunden zu verteilen, sodaß eine Versuchsperson die Gelegenheit bekommt, identifizierte Schwierigkeiten durch gezielte Übung (zu Hause) ausreichend zu verbessern. So ließen sich zudem mehr Übungsdurchläufe aufzeichnen und auswerten was ebenfalls zu einer Stabilisierung der erhobenen Werte beitragen könnte. Auch ist es sinnvoll, das zu übende Material an den Leistungsstand und die Interessen des Schülers anzupassen, denn so würde die praktische Relevanz der Methode verdeutlicht. Allgemein ist hier auch anzumerken, daß die Versuchsteilnehmer überwiegend männlichen Geschlechts waren, was darauf zurückzuführen ist, daß das Instrument Schlagzeug offenbar in der männlichen Bevölkerung eine größere Popularität besitzt. Es darf angezweifelt werden, daß sich für die Identifikation geschlechtsspezifischer Einflüsse eine ausreichend große Zahl an weiblichen Probanden finden lässt. Auch die Berücksichtigung von Kontexteffekten wäre ein wünschenswertes Ziel der Untersuchungen. Aus praktischer Sicht ist es nur sehr bedingt möglich die Einflüsse des Übungszeitpunktes (Ermüdung etc.) zu reduzieren, Einflüsse durch den Raum, in dem die Übung stattfindet, die Lehrperson, das (familiäre, schulische oder berufliche) Umfeld des Probanden und allgemeine regionale Unterschiede sollten jedoch ebenfalls auf eventuelle Auswirkungen untersucht werden um die ökologische Validität der Ergebnisse feststellen zu können.
4.4 Ergebnisse Wie bereits erwähnt, zeigte sich bei ersten Versuchen an der Städtischen Musikschule in Ebermannstadt im Dezember 2009, daß die Software und das damalige Konzept zur Durchführung des Versuchs überarbeitungsbedürftig war. In der Zwischenzeit konnten zwar einige Schwierigkeiten beseitigt werden, allerdings bestehen Probleme, wie die starke Heterogenität der Versuchspersonen hinsichtlich Alter, Interessen und Vorerfahrung fort. Außerdem konnten die Daten einiger Versuchsteilnehmer nicht mit einbezogen werden, weil sie Linkshänder waren und aus diesem Grund ein notwendiger Umbau des Drumsets im Rahmen der zur Verfügung stehenden Unterrichtsstunde nicht möglich gewesen wäre. Die Datensätze weiterer Versuchspersonen mussten aufgrund derer noch nicht ausreichenden Fertigkeiten ausgeschlossen werden.
52
4.4.1 Spieldaten Von 17 Versuchspersonen wurden Daten in Form von Aufnahmen mit WatchMePlay erhoben und eine Befragung durchgeführt. 14 der gewonnen Datensätze konnten ausgewertet werden, 3 mussten von der weiteren Analyse ausgenommen werden. Der Grund dafür liegt in der zu geringen Leistungsfähigkeit dieser Versuchspersonen, infolge derer sie nicht in der Lage waren, mindestens einen Versuchsdurchlauf (Trial) vollständig zu spielen. Weil die Probanden sehr unterschiedlichen Alters waren, differierten sie auch deutlich hinsichtlich ihrer Körpergröße. Auswirkungen dieses Umstands auf das Versuchsergebnis können nicht ausgeschlossen werden. Alle Teilnehmer verwendeten im Lauf der Untersuchungen ausschließlich den Matched Grip, ein Proband (idvp = 13) spielte open handed. 4.1.1 beschreibt, welche Daten erhoben wurden, wie dabei vorgegangen wurde und wie die Berechnung der Kennzahlen bewerkstelligt wurde. Diese Werte beziehen sich jeweils auf einen bestimmten Versuchsdurchlauf einer Versuchsperson. Jede Versuchsperson absolvierte zwischen vier und sechs Trials, jeder dieser Trials ergab die vier Werte5 „durchschnittliche zeitliche Abweichung“ T D(idvp ), „durchschnittliche Lautstärkenabweichung“ V D(idvp ), „Summe der weggelassenen Schläge“ M (idvp ) und „Summe der nicht vorgesehenen Schläge“ O(idvp ) (siehe dazu 4.1.1.2), der, die Anzahl der Durchläufe pro Versuchsperson begrenzende Faktor war die, für eine Unterrichtsstunde zur Verfügung stehende Zeit von 30min. Da nach dem ersten Trial bei den Versuchspersonen der Experimentalgruppe das erste Feedback stattfand, kann dieser als Bestimmung der (persönlichen) Basisrate betrachtet werden. Von darauffolgenden Trials wurden diejenigen von der weiteren Analyse ausgenommen werden, die die Versuchsperson nicht vollständig bis zum Ende gespielt hat. Ist im Folgenden von der Veränderung oder vom Verlauf eines bestimmten Kennwertes die Rede, so ist damit die, um die jeweilige persönliche Basisrate (subtraktiv) bereinigte Zahl gemeint. 4.4.1.1 Auswertung Wie Abbildung 4.4.1.1 zeigt, schwanken die Kennzahlen sukzessiver Trials innerhalb eines verhältnismäßig großen Intervalls und aufgrund der geringen Anzahl an Versuchsdurchläufen pro Versuchsperson zeigt sich auch die, im Idealfall erwartete Verbesserung (d.h. Rückgang der Abweichung) mit zunehmender Anzahl an Versuchsdurchläufen nicht. Eine derartige Verbesserung könnte sich beispielsweise (pro Proband) durch einen linearen Zusammenhang zwischen der Trial-Nummer und den Kennwerten eines Kennwerttyps, aber auch, legt man das Potenzgesetz des Lernens zugrunde, durch eine log-log-Linearität der Kennwerte und der Trial-Nummer zeigen. Beide Zusammenhangsvermutungen wurden geprüft, da sich allerdings in kein wesentlicher Unterschied in den Resultaten zeigte, wurde der Einfachheit halber nur ersterer weiterverfolgt. Für die weiteren Untersuchungen wurden zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Trial-Nummer und den dazu erhobenen Kennzahlen pro Versuchsperson und Kennzahlenkategorie der Steigungs(=Verbesserungskoeffizient) und zur Bewertung der Güte des Zusammenhangs der Korrelationskoeffizient berechnet. Bei einem hohen Korrelationskoeffizienten könnte sodann eine hohe Steigungszahl auf eine schnelle Verbesserung und eine niedrigere auf eine langsame langsame Leistungssteigerung zurückgeführt werden. In 4.2 wurde bereits angedeutet, daß ein Vergleich zwischen Experimental- und Kontrollgruppe per Gegenüberstellung der beiden (über die Menge der der Steigungswerte jeweiligen Gruppenmitglieder gebildeten) 5
idvp ist dabei die Versuchspersonennummer, idvp ∈ {1 . . . 11}: Experimentalgruppe; idvp ∈ {12 . . . 17}: Kontrollgruppe
0,0500
0,0500
0,0400
0,0400
0,0300 0,0200 0,0100 0,0000 -0,0100
0
1
2
3
4
5
6
7
-0,0200
TD(2) TD(4) TD(5) TD(6) TD(7) TD(8) TD(10) TD(11)
ø Abweichung (zeitlich)
ø Abweichung (zeitlich)
53
-0,0300
0,0300 0,0200 0,0100 0,0000 -0,0100
0
1
2
3
4
5
6
7
-0,0200
TD(12) TD(13) TD(14) TD(15) TD(16) TD(17)
-0,0300
-0,0400
-0,0400
Trials
Trials
30,0000
30,0000
25,0000
25,0000
20,0000
V D(2) V D(4) V D(5) V D(6) V D(7) V D(8) V D(10) V D(11)
15,0000 10,0000 5,0000 0,0000 0
1
2
3
4
5
6
ø Abweichung (Lautstärke)
ø Abweichung (Lautstärke)
(a) Veränderung der zeitlichen Abweichung (b) Veränderung der zeitlichen Abweichung pro Versuchsperson (Experimentalgruppe) pro Versuchsperson (Kontrollgruppe)
20,0000 V D(12) V D(13) V D(14) V D(15) V D(16) V D(17)
15,0000 10,0000 5,0000 0,0000
7
0
-5,0000
1
2
3
4
5
6
7
-5,0000
Trial
Trial
(c) Veränderung der Lautstärkenabweichung (d) Veränderung der Lautstärkenabweipro Versuchsperson (Experimentalgruppe) chung pro Versuchsperson (Kontrollgruppe) 8,0000
8,0000
6,0000
6,0000 4,0000
2,0000 0,0000 -2,0000
0
1
2
3
4
5
6
7
-4,0000
M(2) M(4) M(5) M(6) M(7) M(8) M(10) M(11)
∑ Missing Notes
∑ Missing Notes
4,0000
2,0000 0,0000 -2,0000
0
1
2
3
4
5
6
7
-4,0000
M(12) M(13) M(14) M(15) M(16) M(17)
-6,0000
-6,0000
-8,0000
-8,0000
Trial
Trial
8,0000
8,0000
6,0000
6,0000
4,0000 2,0000 0,0000 -2,0000
0
1
2
3
-4,0000 -6,0000
4
5
6
7
O(2) O(4) O(5) O(6) O(7) O(8) O(10) O(11)
Summe Overkill Notes
∑ Overkill Notes
(e) Veränderung der Fehlersumme (Missing (f) Veränderung der Fehlersumme (Missing Notes) pro Versuchsperson (Experimental- Notes) pro Versuchsperson (Kontrollgruppe) gruppe)
4,0000 2,0000 0,0000 -2,0000
0
1
2
3
-4,0000
4
5
6
7
O(12) O(13) O(14) O(15) O(16) O(17)
-6,0000
-8,0000
-8,0000
Trial
Trial
(g) Veränderung der Fehlersumme (Overkill (h) Veränderung der Fehlersumme (Overkill Notes) pro Versuchsperson (Experimental- Notes) pro Versuchsperson (Kontrollgruppe) gruppe)
Abbildung 15: Wertverläufe der Spieldaten je Versuchsperson nach Gruppenzugehörigkeit und Werttyp: Es zeigen sich sehr große Schwankungen
54 Durchschnitts-Steigungswerte erfolgen könnte. Im Idealfall müsste die durchschnittliche Steigung der Experimentalgruppe negativer sein, als die der Kontrollgruppe. Für einen Vergleich wäre es jedoch Voraussetzung, daß die beiden zugehörigen durchschnittlichen Korelationskoeffienten (ähnlich) hoch, d.h. nahe bei 1 sind. Die Verbesserungskoeffizienten der einzelnen Versuchspersonen schwanken jedoch zwischen −202, 9 und +77, 8 (zeitliche Abweichung) bei gleichzeitig sehr niedrigem durchschnittlichen Korrelationskoeffizienten von −0, 18. Zudem unterscheidet sich der Korrelationskoeffizient der Experimentalgruppe (−0, 08) deutlich von dem der Kontrollgruppe (−0, 28). Einem Vergleich – wenn auch an dieser Stelle gemacht – zwischen den durchschnittlichen Verbesserungskoeffizienten beider Gruppen (siehe Diagramm 16) darf dementsprechend keine Bedeutung zugemessen werden. 0,0000
ø Verbesserungskoeffizient
-10,0000 -20,0000 -30,0000 -40,0000 -50,0000
Experimentalgruppe Kontrollgruppe
-60,0000 -70,0000 -80,0000 -90,0000
Abbildung 16: Gegenüberstellung der durchschnittlichen Verbesserungskoeffizienten der zeitlichen Abweichungen beider Gruppen
Geringfügig besser lassen sich Kontroll- (korrel = 0, 38) und Experimentalgruppe (korrel = 0, 31) hinsichtlich der Lautstärkenabweichung bei, zwischen −0, 87 und 1, 59 schwankenden Verbesserungskoeffizienten vergleichen. Es lässt sich dabei für beide Gruppen ein deutlicher Anstieg der Abweichung feststellen (Diagramm 17). Dieser ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß, wie ein Teil der Versuchspersonen auch angab, es mit größeren Anstrengungen verbunden war, die Ziellautstärke zu erreichen. Die zusätzliche kognitive Belastung durch die bewusste Anwendung der Verbesserungsvorschläge in den nachfolgenden Versuchsdurchgängen könnte deshalb dazu geführt haben, daß der Einhaltung der Lautstärke weniger Aufmerksamkeit zugemessen wurde, was sich wiederum im durchschnittlichen Messergebnis manifestiert haben könnte. 0,70
ø Verbesserungskoeffizient
0,60 0,50 0,40 0,30
Experimentalgruppe Kontrollgruppe
0,20 0,10 0,00
Abbildung 17: Gebenüberstellung der durchschnittlichen Verbesserungskoeffizienten der Lautstärkenabweichung beider Gruppen
Auch für die beiden Fehlersummen Missing- und Overkill-Notes wurden wurden für die jeweiligen Gruppen Verbesserungskoeffizienten berechnet (Diagramm 18, korrelmissing(exp) = −0.57, korrelmissing(kntrl) = −0.29,
55
0 -0,1 -0,2 -0,3 Experimentalgruppe Kontrollgruppe
-0,4 -0,5 -0,6 -0,7 -0,8
(a) Missing-Notes
ø Verbesserungskoeffizient (Overkill Notes)
ø Verbesserungskoeffizient (Missing Notes)
korreloverkill(exp) = 0.40, korreloverkill(kntrl) = 0.02). 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 Experimentalgruppe Kontrollgruppe
0,05 0 -0,05 -0,1 -0,15 -0,2
(b) Overkill-Notes
Abbildung 18: Gegenüberstellungen der Verbesserungskoeffizienten der Fehlersummen Missing-Notes und Overkill-Notes
4.4.1.2 Häufige Fehlerarten Zu den, im vorangegangenen Abschnitt dargestellten Versuchsergebnissen sei angemerkt, daß bestimmte Spielgewohnheiten der Versuchspersonen zum Teil deutlich erkennbare Auswirkungen auf die jeweiligen Durchschnittswerte hatten. Einige Schüler und insbesondere solche mit eher geringer Instrumentalerfahrung spielten beispielsweise auf der Snaredrum statt einzelnen Schlägen unbeabsichtigterweise BuzzStrokes (siehe 2.2.2.3.1). Als Folge davon zeigten sich bei diesen Probanden hohe Werte bei der Fehlersumme „Overkill-Notes“ (siehe dazu Abbildung 19).
Idealmuster
Durch falsche Stockführung entstanden Buzz-Strokes
Abbildung 19: Einige Schüler hatten Schwierigkeiten damit, einzelne Schläge korrekt zu spielen.
Eine weitere, relativ häufige Schwierigkeit von Versuchspersonen lag darin, das vorgegebene Muster hinreichend exakt zum Metromschlag zu spielen. Sehr stark vorgezogene oder verspätete Schläge werden allerdings von dem, bei WatchMePlay eingesetzten Algorithmus nicht mehr als solche erkannt, sondern als Missing- bzw. Overkill-Notes klassifiziert. Auf diese Weise wirkten sich bestimmte Fehler zum Teil auf mehrere Kennwerte aus (siehe Abbildung 20). Manche der fortgeschrittenen Versuchspersonen nutzten (nach deren Angaben überwiegend unbewusst) die sogenannte Moeller-Technik, um das durchgehende Hi-Hat-Pattern vom Rhythmus zu spielen. Bei dieser Technik zeigt sich eine leichte Betonung jeweils der,
56
Abbildung 20: Stark vorgezogene oder verzögerte Schläge werden von WatchMePlay nicht immer korrekt erkannt
auf eine volle Viertelnote fallenden Schläge gegenüber den dazwischenliegenden (siehe dazu Abbildung 21). Diese Technik erlaubt ein vergleichsweise sehr effizientes Spiel schneller Muster und wird von vielen bedeutenden Schlagzeugern angewandt. Eine Aufforderung zur Unterbindung schien zum Zweck der Versuchsdurchführung ebenso aussichtslos wie unangemessen. Es muß jedoch davon ausgegangen werden, daß die durchschittliche Lautstärkenabweichung bei den betroffenen Probanden allein aufgrund dieser Technik deutlich ausgeprägter ist, als bei anderen.
Abbildung 21: Die Anwendung der Moeller zeigt sich dadurch besonders deutlich, daß die einzelnen Schläge abwechselnd die Hi-Hat-Oberseite (rund) und die Hi-Hat-Kante treffen
Einige Versuchsteilnehmer hatten (zum Teil aufgrund ihrer Anatomie) Schwierigkeiten, die Bassdrum mit der geforderten Lautstärke zu spielen. Die Lautstärkenabweichung der jeweiligen Schläge war zum Teil beträchtlich. Da die Bassdrum-Schläge jedoch einen ver1 hältnismäßig geringen Teil ( 12 ) aller Schläge des Musters ausmachen, kann davon ausgegangen werden, daß der Einfluss dieses Problems auf den Kennwert V D(idvp ) eher gering ist.
4.4.2 Befragung Neben den praktischen Übungen wurde mit den Schülern auch eine Befragung durchgeführt (siehe dazu ggf. nochmals 4.1.2). Der Fragebogen, umfasste dabei Fragen zu Alter und Expertise, zur Motivation, zur Selbsteinschätzung und zur Bewertung von WatchMePlay.
57 4.4.2.1 Fragebogen Nachfolgend sind die einzelnen Fragen und die zugehörigen Antwortmöglichkeiten aufgelistet: Alter und Expertise: Wie alt bist du? E1 Wie lange spielst du bereits Schlagzeug? E2 E3
Wie oft und wie regelmäßig übst du (Schlagzeug)?
I1 I2 I3
Spielst du auch noch andere Instrumente? Welche und wie lange jeweils? Welches ist dein (momentanes) Haupt- oder Lieblingsinstrument?
I4
Wie oft und wie regelmäßig übst du (andere Instrumente)?
Motivation: Weil mich das Instrument vom Aussehen her besonM1 ders anspricht
frei frei täglich; an ___ Tagen/Woche; unregelmäßig Ja / Nein frei Schlagzeug / frei täglich; an ___ Tagen/Woche; unregelmäßig
1(ja) - 5(nein), k.A.
M2
Weil’s cool ist, Schlagzeug zu spielen
1(ja) - 5(nein), k.A.
M3
Weil meine Eltern es wollen
1(ja) - 5(nein), k.A.
M4
Ich interessiere mich besonders für’s Musizieren in einer Band
1(ja) - 5(nein), k.A.
M5
Weil meine Band einen Schlagzeuger brauchte
1(ja) - 5(nein), k.A.
M6
Weil meine Geschwister auch Schlagzeug spielen
1(ja) - 5(nein), k.A.
M7
1(ja) - 5(nein), k.A.
M8
Weil meine Geschwister ein (anderes) Instrument spielen Weil ich mich besonders für Ryhthmen interessiere
M9
Weil ich mich gerne bewege
1(ja) - 5(nein), k.A.
M10
Ich interessiere mich besonders für Spieltechnik
1(ja) - 5(nein), k.A.
M11
Ich interessiere mich besonders für Improvisation
1(ja) - 5(nein), k.A.
M12
Ich experimentiere gerne am Schlagzeug
1(ja) - 5(nein), k.A.
M13
Musik zu machen ist mein wichtigstes Hobby
1(ja) - 5(nein), k.A.
M14
Mir ist eigentlich egal, welches Instrument ich spiele (Hauptsache, ich kann Musik machen)
1(ja) - 5(nein), k.A.
M15
Weil ich denke, dass Schlagzeug einfacher ist, als andere Instrumente
1(ja) - 5(nein), k.A.
M16
Ich möchte vor Publikum spielen
1(ja) - 5(nein), k.A.
M17
Weil ich Fan von . . . bin (Künstler bitte angeben:)
1(ja) - 5(nein), k.A.
M18
Ich möchte Profimusiker werden
1(ja) - 5(nein), k.A.
M19
Meine Eltern spielen auch (ein) Musikinstrument(e)
1(ja) - 5(nein), k.A.
Ja / Nein
58 Selbsteinschätzung: Verglichen mit den anderen Bereichen des Schlagzeugspiels ist. . . meine Spieltechnik 1(gut) - 5(schlecht), SE1 k.A. SE2
meine Improvisation
1(gut) - 5(schlecht), k.A.
SE3
mein Timing
1(gut) - 5(schlecht), k.A.
SE4
mein Zusammenspiel (in einer Band)
SE5
meine Notenlesefähigkeit (vom-Blatt-Spiel)
SE6
Wenn (fremde) Menschen zuschauen, spiele ich
SE7
Vor einem größeren Publikum, spiele ich
1(gut) - 5(schlecht), k.A. 1(gut) - 5(schlecht), k.A. 1(gut) - 5(schlecht), k.A. 1(gut) - 5(schlecht), k.A.
SE8
Gemessen daran, wie lange ich spiele, denke ich, bin ich insgesamt. . .
1(gut) - 5(schlecht), k.A.
Bewertung von WatchMePlay: WMP1 Glaubst du, mit WatchMePlay zu üben, hat dein Spiel verbessert?
1(sehr) - 5(garnicht), k.A.
WMP2
Hat es dir Spaß gemacht, mit WatchMePlay zu üben?
1(sehr) - 5(garnicht), k.A.
WMP3
Denkst du, WatchMePlay sollte im Unterricht öfter verwendet werden?
Ja / Nein
WMP4
Würdest du WatchMePlay an andere weiterempfehlen?
1(sehr) - 5(garnicht), k.A.
WMP5
Wie bist du mit dem elektronischen Schlagzeug zurechtgekommen?
1(sehr) - 5(garnicht), k.A.
WMP6
Würdest du WatchMePlay auch bei dir zu Hause verwenden?
Ja /Nein
59 4.4.2.2 Ergebnisse Für alle Antwortwerte aus den Fragengruppen M, SE und WMP galt, daß vor der Weiterverarbeitung eine Umkehrung6 notwendig, d.h. daß beispielsweise ein hoher Antwortwert 5 (steht allgemein für schlecht, bzw. trifft nicht zu) auf eine niedrige Prozentzahl (in diesem Fall 0%) abzubilden ist. Der Altersdurchschnitt der Versuchsteilnehmer lag bei 12, 8 Jahren (σ = 3, 5) und die Angaben zur Instrumentalpraxis (Schlagzeug) wurden durchschnittlich mit 3, 0 (σ = 1, 4) beantwortet. Bei allen Fragen, bei denen nur eine Ja/Nein-Antwortmöglichkeit vorgesehen war (M19, WMP3, WMP6), kann der gegebene Antwortwert direkt weiterverwendet werden (nein → 0; ja → 1). Die Diagramme 23 und 24 basieren auf normierten Werten. Dazu wurde je Versuchsperson die Summe aller in einer Antwortgruppe (M, SE) gegbenen Antwortwerte gebildet und jeder einzelne Antwortwert (umgerechnet in %) vor der weiteren Verarbeitung durch diese Summe dividiert. Wurde eine Frage mit „weiß nicht“ bzw. „k.A.“ (für „keine Angabe“) beantwortet, so wurde dieser Wert ignoriert. Durch die Normierung konnte der Antwortbasisrate eines Probanden Rechnung getragen werden. Für alle Diagramme gilt hier: Durchschnittswerte sind im Sinne des algebraischen Mittels, also als Summe aller gegebenen Antworten dividiert durch die Zahl der Antworten zu einer bestimmten Frage verstehen. „weiß nicht“ bzw. „k.A.“ werden bei einer solchen Mittelwertsberechnung nicht mit einbezogen. Die Y-Achsenwerte sind als Prozentzahlen (0% . . . 100%) zu interpretieren, die relative Länge der Fehlerbalken gibt die Standardabweichung zum jeweiligen Durchschnittswert an.
ø Antworten (nein … ja)
120 100
86,76
60
82,35 76,47 70,59 67,65
79,69
76,47
80
67,65
66,18 55
48,53
42,65
34,38
40 20
7,35
1,79
0
12,5
7,14 10,71
5−g , 5
wobei w der zur Weiterverarbeitung
M19
Die inversen Antwortwerte wurden wie folgt berechnet: w = genutze und g der gegebene Wert ist.
M18
M17
M16
M15
M14
M13
M12
M11
M10
M9
M8
M7
M6
M5
M4
M3
M2
M1
Abbildung 22: Absolute Aufstellung der durchschnittlich gegebenen Antworten je Frage (in %).
6
58,82
60
M1 (4,82%)
M19 (6,29%)
M2 (9,41%) M3 (0,69%)
M18 (5,71%) M17 (4,05%)
M4 (7,94%) M5 (0,23%) M6 (0,93%)
M16 (6,99%) M15 (1,36%)
M7 (1,05%)
M14 (3,51%)
M8 (7,16%)
M13 (7,59%) M9 (8,65%)
M12 (8,77%)
M10 (7,05%)
M11 (7,8%)
M1 (4,82%) M2 (9,41%) M3 (0,69%) M4 (7,94%) M5 (0,23%) M6 (0,93%) M7 (1,05%) M8 (7,16%) M9 (8,65%) M10 (7,05%) M11 (7,8%) M12 (8,77%) M13 (7,59%) M14 (3,51%) M15 (1,36%) M16 (6,99%) M17 (4,05%) M18 (5,71%) M19 (6,29%)
Abbildung 23: Summennormierte Verteilung der durchschnittlichen Antworten zur Motivation 25
ø Antwort (wenig...sehr)
20
14,29
15
12,48
14,45
12,4 10,69
13,11 11,36
11,22
SE6 (%)
SE7 (%)
10
5
0
SE1 (%)
SE2 (%)
SE3 (%)
SE4 (%)
SE5 (%)
SE8 (%)
Abbildung 24: Summennormierte Gegenüberstellung - Selbsteinschätzung
120
ø trifft zu: (nein ... ja)
100 80
91,18 78,57
82,35
70,31
77,94 68,75
60 40 20 0 WMP1 (%)
WMP2 (%)
WMP3 (%)
Abbildung 25: Bewertung von WatchMePlay
WMP4 (%)
WMP5 (%)
WMP6 (%)
61
4.5 Fazit Die mit Hilfe von WatchMePlay festgestellten Schwierigkeiten der einzelnen Schüler sind so unterschiedlich, wie die Schüler selbst. Als Folge davon musste eine, für die verhältnismäßig geringe Anzahl an Datensätzen sehr große Schwankungsbreite der Messwerte diagnostiziert werden. Ein Versuch, diese Datensätze auf allgemeine Trends hin zu analysieren und zu interpretieren hätte zur Folge, daß die diesem Projekt zugrundeliegende Annahme verneint und sogar ein gegenteiliger Effekt attestiert werden müsste. Die bereits in 4.2 dargelegte Vermutung kann als möglicher Erklärungsversuch für die gefundenen Zusammenhänge – sofern man überhaupt davon sprechen kann – angesehen werden. Dort wurde bereits angezweifelt, daß der zeitliche Rahmen und die Teilnehmerzahl die Bestätigung der angenommenen Auswirkung der Verbildlichung von Defiziten auf die Lerneffizienz zulassen. Die Befürchtung, daß sich ein entgegengesetzter Effekt aufgrund zu starker Belastung der Probanden zeigen wird, hat sich jedoch zumindest gefühlsmäßig als berechtigt erwiesen. In Anbetracht der Ergebnisse lässt sich demnach vor allem eines feststellen: Zur Klärung der tatsächlichen Sachverhalte, Wirkungen und deren Ursachen besteht weiterer Untersuchungsbedarf. Da der Altersdurchschnitt mit 12,8 Jahren und die Expertise mit 3,0 Jahren – sofern die Anzahl der Jahre, vor denen eine Person begonnen hat, sich mit dem Schlagzeugspiel zu beschäftigen, überhaupt als adäquates Maß für Expertise verwendet werden kann – allgemein sehr niedrig ausfiel, darf vermutet werden, daß sich bei älteren bzw. erfahreneren Probanden andersartige Effekte zeigen. Überraschend positiv war die Resonanz auf das System WatchMePlay. Fast alle Versuchsteilnehmer gaben an, es habe Spaß gemacht, mit dem System zu üben und die Mehrheit wünscht sich auch, daß dieses in zukünftigen Unterrichtsstunden öfter zum Einsatz kommt (WMP3 mit 78,57%). Offen bleibt dabei zum jetzigen Zeitpunkt die Frage, ob eine derartige Zustimmung und ein vergleichbares Interesse an dem Produkt auch dann noch fortbesteht, wenn sein Neuigkeitswert verflogen ist. Abschließend lässt sich festhalten: Um aussagekräftigere Daten zu gewinnen, wäre es notwendig, mehr und vor allem langfristigere Untersuchungen mit mehr Schülern und in unterschiedlichen Umgebungen durchzuführen und weitere Parameter (man beachte dazu die Fragebögen) explizit in die Auswertung mit einfließen zu lassen.
62
5 Diskussion und Weiterführende Arbeiten Die Idee für das Programm zur vorliegenden Arbeit entstand hauptsächlich durch mein Interesse an der Umsetzung afro-kubanischer Rhythmen am Drumset. Diese unterscheiden sich von der europäischen und von der aktuellen popularmusikalischen Rhythmik durch die ihnen eigene Art der Phrasierung. Es ist ebensoschwer in Worte zu fassen, wie mit Hilfe von Noten möglich, diese Besonderheit zu kommunizieren. Dementsprechend stellt es auch eine gewisse Herausforderung dar, jene Spielweise hierzulande, wo solche Musik zudem eher selten zu hören ist, zu erlernen. Zahlreiche Experimente und die stetig wachsende Unzufriedenheit mit ihren Ergebnissen führten mich zunächst zur Überlegung, daß das Problem anhand von Aufnahmen (anfänglich sampled Audio, später MIDI) identifiziert und ihm dann entsprechend entgegengewirkt werden könnte. Bald stellte sich jedoch heraus, daß diese Methode weder mit realistischem Zeitaufwand umzusetzen noch zielführend war. Die graphische Darstellung des Gespielten war nur wenig aufschlussreich und eine Transformation in aussagekräftigere Verbildlichungen war mit erheblichem Entwicklungsaufwand verbunden. Die Verwirklichung eines solchen Transformationsmechnismus unterblieb deshalb zunächst, wenngleich auch für andere Stilrichtungen und Übungsbereiche ein gewisser Bedarf nach einem derartigen Hilfsmittel erkennbar war. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit bekam ich die Chance, das beschriebene Werkzeug zu verwirklichen, um anschließend die Vermutung, daß visuelles Feedback, also die graphische Repräsentation der Abweichungen eines gespielten Musters von einem vorgegebenen Ideal, die Lernleistung zu steigern vermag, zu prüfen - ein ähnliches Konzept wird beispielsweise zum Sprachtraining für Gehörlose eingesetzt (Spiegel Online – Hören durch Sehen – „IBM-Forscher entwickelten Lernhilfen für gehörlose Kinder: Computer machen Gesprochenes sichtbar.“ http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-13512288.html). Die zur Verfügung stehende Zeitspanne zur Bearbeitung machte es jedoch an einigen Stellen erforderlich, die Komplexität der Aufgabe zu reduzieren. Die beiliegende Software, weist wohl die grundsätzlich benötigte Funktionalität auf, jedoch muß zum jetzigen Zeitpunkt klar angemerkt werden, daß viele nützliche und interessante Analysefunktionen derzeit noch nicht implementiert sind. Ähnlich verhält es sich mit den damit angestellten Untersuchungen: Eine praktische Erprobung des Werkzeugs konnte durchgeführt werden, ein Zusammenhang zwischen seinem Einsatz und der Leistungssteigerung bei seinem Verwender und damit seine Nützlichkeit konnte jedoch bislang noch nicht nachgewiesen werden. Es bleibt zu hoffen – die überwiegend positive Resonanz seitens der Versuchsteilnehmer gibt jedenfalls Anlass dazu – daß in näherer Zukunft eine Überarbeitung und Erweiterung des Programms und umfangreichere, vor allem aber langfristigere Untersuchungen im Rahmen der festen Einbindung in den Musikunterricht ermöglicht.
63
A WatchMePlay A.1 Funktionsumfang Die zur Durchführung des oben dargestellten Experiments verwendete Version der Software verfügte, aufgrund der nur beschränkt zur Verfügung stehenden Zeit für die Entwicklung, lediglich über einen limitierten Funktionsumfang. Im wesentlichen umfasst dieser zum einen die Erstellung, Änderung und Persistierung von Schlagmustern und zum anderen deren Wiedergabe, die Aufnahme und Analyse gespielter Muster sowie den Export der Analyseergebnisse. Für den ersten Teil der genannten Funktionen ist ein, speziell für die Abweichungsvisualisierung und -programmierung entwickelter Drum-Editor zuständig, die Aufnahme und Wiedergabe fällt in den Aufgabenbereich des Sequencing-Moduls, Konvertierung der aufgenommenen Informationen in das, von WatchMePlay verwendete Format wird vom Analyse-Modul übernommen.
A.1.1 Drum-Editor Neben Standard-Funktionen, wie dem Öffnen und Ablegen der vom Programm gehaltenen Informationen in einem Dateisystem, verfügt die Software über einen spezialisierten Editor, mit dem Schlagmuster notiert und visualisiert werden können. A.1.1.1 Funktionsumfang des Editors • Einzelinstrumentenspuren – Hinzufügen, Löschen – Drei unterscheidbare Zonen pro Einzelinstrument, mit separatem MIDI-Tonhöhenwert und einstellbarem Symbol. – Auszeichnung als Hi-Hat-Spur (Diese Spur zeigt zusätzlich den Öffnungszustand der Hi-Hat an) – Name der Einzelspur – Graphische Lage relativ zu anderen Spuren der Sequenz festlegen • Takte – Hinzufügen, Löschen und Ändern, Taktlänge von 1 bis beliebig vielen Beats – Cut, Copy, Paste • Rasterung vorwählen: Zur Platzierung eines Schlages kann ein Wert gewählt weden, der angibt, wie oft ein einzelner Beat unterteilt sein soll, bereits platzierte Schläge werden dadurch nicht manipuliert • Schläge – Hinzufügen, Löschen – Ändern der Lautstärke – Ändern der Zone (siehe Einzelinstrumentenspur) – Auswahl Cut, Copy, Paste einzelner und ausgewählter Gruppen • Sequenzen (Hinzufügen, Löschen, Verbergen und Änderung der Attributwerte)
64 – Stummschalten der Sequenz (=Track) und Solo (alle anderen Spuren sind stumm) – Vorwahl als „Idealtrack“ A.1.1.2 Darstellbare Muster Die Darstellungsmächtigkeit hinsichtlich der zeitlichen Lage von Schlägen, der im DrumEditor von WatchMePlay verwendeten Notationsform ist ähnlich groß, wie die der konventionellen Notenschrift. Prinzipiell ist es möglich sämtliche gebräuchlichen Teilungsverhält1 1 , 16 , . . . und alle damit bildbaren Summen und Vielfache nisse, wie 0, 11 , 12 , 31 , 14 , 16 , 18 , 12 als Auftretenszeitpunkt für ein Schallereignis zu verwenden. Darüberhinaus, ist es (derzeit noch nicht von der GUI von WatchMePlay unterstützt) möglich, für jedes Schallereignis festzulegen, ob es um einen bestimmten Wert d ∈ Q vorgezogen oder verzögert gespielt werden soll. Damit können zum Beispiel stilistisch bedingte Abweichungen programmiert werden. Wiederholungen und Sprünge, wie sie zwischen und innerhalb der Teile eines Musikstückes gebraucht werden, können jedoch im Vergleich zum konventionellen Notensystem mit WatchMePlay nicht als solche dargestellt, sondern müssen „ausgeschrieben“ werden. Da WatchMePlay aktuell nur die Analyse von Schlagzeugmustern unterstützt, und die damit erzeugbaren Schallereignisse dauernlos sind, besitzen Schläge in WatchMePlay auch keine Länge. Die Lautstärke eines Schlages kann in WatchMePlay anhand eines Wertes zwischen 127 (forte fortissimo) und 0 (nicht mehr hörbar) festgelegt werden. Kontinuierliche Lautstärkenverläufe, wie crescendo und decrescendo müssen in der aktuellen Version noch manuell abgebildet werden. Innerhalb einer „Notenlinie“ für ein Teilinstrument unterstützt WatchMePlay derzeit drei unterschiedliche Notensymbole, welche auf unterschiedliche Tonhöhenwerte, bzw. im Schlagzeugkontext betrachtet auf unterschiedliche Instrumentennummern abgebildet werden können. Somit lassen sich unterschiedliche Schlagarten (Schlag auf die Fellmitte, Rimshot, Rimclick) abbilden. (Genauso wäre es dadurch jedoch auch möglich, eine Instrumentenzeile für die Notation mehrerer unterschiedlicher Einzelinstrumente, wie z.B. dreier unterschiedlicher Becken zu verwenden). Die Abbildung 21 in Abschnitt 4.4.1.2 zeigt als Beispiel dafür ein Muster, bei dem die Anwendung der Moeller-Technik dazu geführt hat, daß die Hi-Hat Schlagweise abwechselnd auf der Beckenoberfläche (Punktsymbol) oder der Beckenkante (Vierecksymbol) angespielt wurde. Diese beiden Bereiche werden vom hier verwendeten Drumset auf unterschiedliche Tonhöhenwerte abgebildet.
A.1.2 Sinnvolle Erweiterungen Wie bereits mehrfach erwähnt, befindet sich WatchMePlay und der dazugehörige Trainingsansatz derzeit noch in einer experimentellen Phase. Für die nahe Zukunft sind deshalb noch einige Ergänzungen und Verbesserungen angedacht. A.1.2.1 Analysefunktionen Fehlerklassen Allem voran ist, wie sich bei der Durchführung der Versuche gezeigt hat, eine Funktionalität vonnöten, anhand derer eine überblicksartige Zusammenfassung eines Übungsdurchgangs möglich wird. Dazu wäre es vorteilhaft, bestimmte, häufig auftretende Fehlerklassen, wie beispielsweise
65 • das Spielen von nicht vorgesehenen Buzz-Strokes anstelle normaler Schläge, • das im Verhältnis betrachtet zu leise Spiel bestimmter Schläge gegenüber anderen oder • das Verzögern und Vorziehen von Schlägen in Bezug auf einen bestimmten Kontext, (wie beispielsweise – nach dem Einzählen – vor oder nach einem Fill-In – nach einer bestimmten Zeit oder Zahl an Musterwiederholungen (d.h. beim Nachlassen der Konzentration)) (siehe dazu 4.4.1.2), zu erkennen und speziell darauf hinzuweisen, bzw. anhand eines Diagramms darzustellen, ob und wie sich die gewonnenen Kennzahlen gegenüber dem letzten Durchgang verbessert oder verschlechtert hat. Daraus könnte wiederum geschlossen werden, ob die verwendete Strategie zur Korrektur der Probleme nützlich oder eher abträglich ist. Erkennen von größerem Timing-Versatz Ist der Versatz zwischen dem gespielten und dem Idealmuster zu groß, d.h. ist der Betrag der Differenz zwischen der Zeit eines gespielten Schlages und seinem Pendant aus dem Idealmuster größer als die Hälfte der kleinsten, im gesamten Muster vorkommenden Teilung, so kann es vorkommen, daß in WatchMePlay eingesetzte Algorithmus (siehe dazu 3.2.2.2.1) fälschlicherweise die versetzten Schläge aus gespieltem und Idealmuster einander nicht mehr korrekt zuordnen kann. Als Folge davon werden in einigen Fällen Schläge als Overkill- oder Missing-Notes erkannt bzw. ein gespielter Schlag einem anderen, als seinem Pendant im Idealmuster zugeordnet. Für die Zukunft wäre es wünschenswert, einen, hinsichtlich der genannten Probleme stabileren Algorithmus zu verwenden. A.1.2.2 Editorfunktionen An dieser Stelle wäre für die Zukunft eine Bibliotheksfunktion wünschenswert. Mit ihr sollte es dann schneller und einfacher gelingen, das Idealmuster zu programmieren. Beispielsweise wäre es angebracht, vollständige (Grund-)Rhythmen oder Fill-Ins, aber auch nur bestimmte Teile (d.h. evtl. einzelne Instrumentenspuren eines Rhythmus wie das HiHat-Muster etc.) ablegen und wiederverwenden zu können. Die knappe, innerhalb einer Unterrichtsstunde zur Verfügung stehende Zeit könnte durch die resultierende Ersparnis bei der Zusammenstellung des zu übenden Materials effektiver genutzt werden. A.1.2.3 Unterstützung von Sampled Audio – Zur Musik spielen Weiterhin sollte, um den eigentlichen Zweck des Programms zu unterstreichen, dem Übenden die Möglichkeit gegeben sein, zu einem Musikstück oder einem bestimmten Ausschnitt davon zu üben. WatchMePlay ist konzeptionell darauf vorbereitet, auch Sampled-Audio verarbeiten zu können. Zur Erstellung eines Begleitmusters werden Features zum Markieren eines bestimmten Ausschnittes aus einem Stück, welches beispielsweise in Form eines Signal-Plots (wie z.B. eins Waveform-Graphs) dargestellt sein könnte, sowie zum Vorgeben der Abspielgeschwindigkeit gebraucht.
66 A.1.2.4 Echtzeit-Interaktion Im Laufe der Versuche wurde von den Versuchsteilnehmern mehrfach die Frage gestellt, ob es nicht möglich wäre, die Analyseergebnisse schon bereits während des Übungsdurchgangs zu visualisieren. Wenngleich dies praktisch nur bedingt möglich ist – man denke dabei daran, daß auch zu spät gespielte Schläge als solche und nicht als Missing-Notes erkannt werden sollen – wäre es für Personen die WatchMePlay nicht im Rahmen des Musikschulunterrichts, sondern autodidaktisch bzw. zur Unterrichtsvor- und nachbereitung verwenden, von Wert, wenigstens mit einer bestimmten Verzögerung (z.B. Viertelnote, Achtelnote etc.) über bestimmte, in den vorangegangen Musterwiederholungen gemachte Fehler in Kenntnis zu sein. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein Pattern sehr lange wiederholt (z.B. 10min) wird.
A.2 Repräsentation des Rhythmusmaterials Zur Repräsentation der rhythmischen Muster in WatchMePlay wird eine Form gewählt, die dem MIDI-Format gegenüber in besonderem Maße an die Eigenheiten des Spiels von Schlaginstrumenten angepasst ist. Im Zentrum steht hier das Objekt Schallereignis, abgebildet durch die Programmklasse NoteEvent. Sie besitzt die Attribute time, type, zone, modulation und target_volume. Wesentlich sind dabei time, target_volume und zone, die den Auftretenszeitpunkt des Schallereignisses, die Lautstärke und die Zone (Fellmitte, Rimshot, Rimclick, etc.) angeben. time (Programmklasse NoteEventTime) besteht wiederum aus mehreren Attributen, nämlich beat, beat_subdivs,beat_subdiv_index, target_deviation und actual_deviation. beat gibt dabei den Index eines Beats (könnte als Äquivalent zum Beat in MIDI mit einer Viertelnote verglichen werden) innerhalb eines beat_subdiv_index spezifiziert die Verzögerung des Schlages gegenüber dem mit Taktes an, beat_subdivs beat angegebenen Zeitpunkt und die beiden *_deviation-Werte stellen ebenfalls Brüche dar, die nochmals als Offset zu dieser Position zu betrachten sind. target_*-Werte sind als Sollwerte für das Idealpattern und actual_*-Werte als Istwerte für aufgenommene Muster vorgesehen, sodaß target_deviation die Ideale Verzögerung eines Schlages gegenüber seiner präzise angegebenen Lage und actual_deviation die tatsächlich gespielte Verzögerung enthält. In der konventionellen Notenschrift gibt es zur Gruppierung einzelner Noten unter anderem das Konzept „Takt“. Auch WatchMePlay ordnet die einzelnen, die Schallereignisse repräsentierenden Objekte in Takten (Programmklasse Bar). Allerdings ist es bei Schlaginstrumenten oft vorteilhaft, mehrere, voneinander unabhängige Systeme (Zeilen) für die einzelnen Teilinstrumente zu haben. Aus diesem Grund sind die NoteEvents nicht direkt einem Bar, sondern einer BarLine untergeordnet, welche eine Instrumentenzeile innerhalb eines Taktes repräsentiert und selbst dem Bar untergeordnet ist. Neben dem Bar hat sie aber auch noch eine StaffLine als Elternobjekt, welche eine einfachere Traversierung aller, zu einem Teilinstrument gehörigen NoteEvents über die Taktgrenzen hinweg erlaubt. Ein Track (Programmklasse Staff) fasst in WatchMePlay Bars und StaffLines zusammen, wie Abbildung 26 zeigt.
A.3 Problembehebungen Die Java-Sound-API ermöglicht durch das sogenannte Servie-Provider-Interface (SPI) alternative Implementierungen eines Sequencers. Trotz dieser Möglichkeit gibt es bislang offenbar nur sehr wenige solcher Implementierungen. Die vollständigste unter ihnen ist der
67
Staff
Attribute: + bar_length + bar_lines
Bar
Bar
...
StaffLine BarLine
BarLine
NoteEvent
NoteEvent
NoteEvent StaffLine BarLine
BarLine NoteEvent NoteEvent StaffLine
...
BarLine NoteEvent
Abbildung 26: Struktur eines WatchMePlay Tracks (=Staff)
BarLine
68 „Real Time Sequencer“ von der Firma Sun Microsystems. Während der Entwicklungsarbeiten von WatchMePlay gelangte der Autor zur Erkenntnis, daß dem Real Time Sequencer einige Mängel anhaften.
A.3.1 Fehler in setTempoInBPM( float ) WatchMePlay bietet die Funktionalität an, Veränderungen des Tempos im Verlauf eines Stückes durch einen Tempo-Graphen festzulegen. Zur Festsetzung des gewünschten Abspiel- und Aufnahmetempos besitzt das javax.sound.midi.Sequencer-Interface die Methoden 1. setTempoInBPM( float ) : void und 2. setTempoInMPQ( float ) : void Einwandfrei war es möglich, mit beiden Methoden das Abspieltempo festzulegen, die Aufnahmen erfolgten allerdings ungeachtet des eingestellten Wertes immer relativ zum Tempo 120bpm. Da die Java-Sound-API Nachrichten vorsieht, die beim Empfänger das Tempo verändern, und diese von der Sequencer-Implementierung offenbar korrekt interpretiert werden, werden zur Umgehung des Problems Tempoänderungen in MIDI-Messages encodiert und so dem Sequencer übergeben. 1 p r i v a t e M e t a M e s s a g e b u i l d T e m p o M e s s a g e ( f l o a t t e m p o _ i n _ b p m ) throws I n v a l i d M i d i D a t a E x c e p t i o n { 2 long u s _ p e r _ b e a t = ( long ) ( 6 0 0 0 0 0 0 0 f / t e m p o _ i n _ b p m ) ; 3 byte t e m p o _ b y t e s [ ] = new byte [ 3 ] ; 4 t e m p o _ b y t e s [ 2 ] = ( byte ) ( u s _ p e r _ b e a t & 0 x F F ) ; 5 t e m p o _ b y t e s [ 1 ] = ( byte ) ( ( u s _ p e r _ b e a t >> 8 ) & 0 x F F ) ; 6 t e m p o _ b y t e s [ 0 ] = ( byte ) ( ( u s _ p e r _ b e a t >> 1 6 ) & 0 x F F ) ; 7 8 M e t a M e s s a g e s e t _ t e m p o _ m s g = new M e t a M e s s a g e ( ) ; 9 s e t _ t e m p o _ m s g . s e t M e s s a g e ( 0 x51 , t e m p o _ b y t e s , 3 ) ; 10 return ( s e t _ t e m p o _ m s g ) ; 11 }
A.3.2 Sequencer-Bug – externe Synchronisation Einen Aufbau, wie den in Abbildung 27 schematisch dargestellten, machte ein weiterer Fehler in der, von Sun Microsystems bereitgestellten Sequencer-Implementierung (RealTimeSequencer) notwendig, dessen exakte Ursache noch nicht bekannt ist: Es traten Verzögerungen des aufgenommenen gegenüber dem abgespielten Material von zufälliger Länge auf. Teilweise betrugen diese mehr als eine Viertelnote, d.h. zwischen einem wiedergegebenen und einem exakt gleichzeitig gespielten Schlag maß die Sequencer-Implementierung zum Teil beträchtliche Zeitdifferenzen, obwohl es diese in Wirklichkeit garnicht gab. Zur Lösung des Problems wurden die Timestamps der gesendeten und empfangenen „Signale“ in den ersten Versuchsdurchläufen mit computerexterner Hardware und einer Programmerweiterung synchronisiert. Zusammen mit den Playback-Daten wurde ein „Taktsignal“, d.h. in regelmäßigen zeitlichen Abständen wiederkehrende MIDI-Messages1 , die vom Drum-Brain nicht in einen Klang umgesetzt werden2 an den MIDI-Ausgang des Rechners gesendet. Weil die beiden Signale jedoch auf einer gemeinsamen physikalischen Leitung übertragen wurden, wurde dieses Gesamtsignal zunächst mit einem sogenannten MIDIThru-Baustein für die parallele Weiterverarbeitung vervielfacht und anschließend gleichzeitig einem MIDI-Prozessor und dem Drum-Brain zugeführt. Das Drum-Brain gibt den, 1
Im Tonhöhen-Feld der Nachricht wurde zusätzlich die zugehörige Zählzeit mitgesendet, sodaß Fehlzuordnungen bei ∆T imestamp > Viertelnote vermieden werden konnten. 2 Dies wurde dadurch erreicht, daß diese Message einem Kanal zugeordnet war, den das Drum-Brain ignoriert.
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MIDI-Thru
Rechner
Splitter / MIDI-EventProcessor
DrumBrain
sync MIDI-Merger
playback record
Abbildung 27: Zeitsynchronisation der abgespielten mit den aufgenommenen Daten
in Klang umwandelbaren Teil des Signals aus und ignoriert den Rest, der MIDI-Prozessor wurde so programmiert, daß er nur das Taktsignal an seinen Ausgang weiterleitet. Gleichzeitig zur Wiedergabe der ankommenden, stellt das Drum-Brain die, durch seine Betätigung erzeugten Daten an einem separaten Ausgang bereit. Diese Daten und das Ausgangssignal des MIDI-Prozessors werden von einem sogenannten MIDI-Merger wieder zusammengeführt und an den Eingang des Rechners weitergeleitet. WatchMePlay vergleicht beim Analysieren der aufgenommenen Spieldaten die Timestamps der gesendeten mit den aufgenommenen Taktsignal-Messages. Die Differenz sollte dabei exakt einer konstanten Latenz entsprechen, im Fall einer sporadischen Fehlfunktion des Sequencers sind auch die Taktsignal-Telegramme betroffen und der Betrag der Verzögerung kann berechnet und bei der Analyse der Spieldaten berücksichtigt werden. Für den zweiten und dritten Versuchstag war die beschriebene externe Synchronisation jedoch nicht mehr notwendig, weil eine Support-Anfrage an Sun Microsystems einen Bugfix als Ergebnis hatte. Originalantwort von Sun Microsystems:
Dear Mr Thomas: Try the following as a response to your request: Apologize for the delay . Unfortunately we are not able to reproduce the issue (some hardware problems with soundcard which support midi IN/OUT ports), so we had to research source code.. It looks like the problem is caused by difference in MIDI timestamps in Sequencer and MidiIn device. When Sequencer records track(s) is gets MidiMessage timestamps from Transmitter and inserts MidiMessage into appropriate position in the sequence. The only exception is the case when Transmitter doesn’t provide timestamp information, in the case Sequencer inserts MidiMessage in the current Sequencer position. MidiIn device timestamp is a time after the device started (in JavaSound MidiDevice starts in open() method).
70 There are 2 ways to solve the problem: 1. decrease timestamp difference by moving sequence start to midiIn opening: 1 2
midi_in_device . open ( ) ; midi_sequencer . startRecording ();
may be we can additionally decrease difference by making "warmingßequence start: 1 2 3 4 5
midi_sequencer midi_sequencer midi_sequencer midi_in_device midi_sequencer
. . . . .
start ( ) ; stop ( ) ; setMicrosecondPosition (0); open ( ) ; startRecording ();
2. reset timestamp information: Add additional Receiver & Transmitter class and insert it between MidiIn & Sequencer. Its send method (Receiver implementation) should be: 1 public void s e n d ( M i d i M e s s a g e m e s s a g e , 2 s e q R e c e i v e r . s e n d ( m e s s a g e , −1); 3 }
long t i m e S t a m p ) {
This class may calculate difference between Sequencer & MidiIn (difference between getMicrosecondPosition() values) and then make a translation (this would make the results more stable), but looks it’s not necessary in the case. Please let us know if this answer / suggestion worked. We ask you respond to us within 5 business days. If we do not hear from you we will close your case. - Sun Developer Support Services
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B 2Box DrumItFive B.1 Rahmeninformationen
Abbildung 28: Produktfoto 2Box - DrumIt Five. Quelle: http://www.hyperactive.de/ cms2/content/view/342/
Der Schwedische Hersteller 2Box beschreibt das, zum Zeitpunkt der Aufgabenbearbeitung noch nicht im deutschen Handel erhältliche und aus diesem Grund für die Programmentwicklung und Versuchsdurchführung aus Großbritannien bezogene Gerät wie folgt: Unit: 10 dual-function trig inputs, (max 15 independent trig channels), 2 audio line in, 6 audio line out plus headphones (8 total), USB (full-speed), MIDI in and out,17 x 4 character LCD, 10 channel buttons, 8 system buttons, 3 rotary dials, 1 volume knob, 4 GB Flash
72 memory, external power supply. Pads: 8 to 14 inch sizes equipped with mesh heads, standard heads or specialy designed DrumIt rubber heads. Separate rim trigger. Multi-zone cymbals: Chokeable three zone Cymbals: cup, bow and edge, mounted as traditional cymbals. Hi-Hat: Special hi-hat controller mounted on a traditional hi-hat stand. Kits: 100 fully editable kits. Sounds: Recorded in multi channel multi-layer mode, mixed down to stereo DrumIt sounds. User sounds can be created from any wave, aiff or rex files. Stand: Rack stand system (proprietary design), brackets are compatible with various other rack stand systems on the market. Pedals: hihat and kick pedal. Editor: PC / Mac software for editing drum kits on the computer and (in a later revision) editing DrumIt sounds or create multi-sampled user sounds from wav, aiff or rex files. Quelle: http://www.2box.se/Downloads/DrumIt_five_brochure_small.pdf Foto: Abbildung 28
B.2 Nachbesserungen Bei der Entwicklung und Erprobung von WatchMePlay wurde ein elektronisches Drumkit mit der Bezeichnung „DrumItFive“ des schwedischen Herstellers 2Box (http://www. 2box.se) eingesetzt. (Der Autor sah nach persönlichem Ermessen, die in 3.2.1 angeführten Kriteren in einem angemessenen Verhältnis bei diesem Produkt als am besten erfüllt an.) Nach ersten Tests an diesem Produkt stellte sich heraus, daß ein reibungsloser Einsatz des Geräts zu Zwecken der angedachten Untersuchung einige Nachbesserungen gegenüber dem Auslieferungszustand voraussetzte.
B.2.1 Rack und Halterungen Ein Drum-Rack ist eine Rohrkonstruktion, die einen stabilen, flexiblen und schnellen Aufbau eines Drumsets ermöglichen soll. Trommeln, Beckenhaltearme und andere Halter werden mit sogenannten Clamps an dem Rack-Rohren direkt oder mit speziellen Adapterstücken befestigt. Drum-Racks werden bei elektronischen Drumkits in der Regel, seltener aber auch bei akkustischen Schlagzeug-Setups verwendet. Ein unangenehmer Nebeneffekt der Verwendung eines Drum-Racks ist die Übertragung der beim Spielen auftretenden Schwingungen zwischen den einzelnen Teilinstrumenten. Unglücklicherweise trat dieses, auch unter der Bezeichnung „Cross-Talk „ bekannte Phänomen auch beim DrumIt Five auf. Der Autor schuf Abhilfe, indem er die mit dem Gerät ausgelieferte Rack-Konstruktion gegen ein, üblicherweise im Akkustik-Drum-Sektor verwendetes Produkt austauschte. In Folge war es auch notwendig einige Clamps (Klammern zur Befestigung von Geräten oder Instrumenten an den Rackrohren) anzupassen. (Abbildungen 29 . . . 31)
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Abbildung 29: Das DrumIt Five nach dem Umbau (Vorderseite)
Abbildung 30: Das DrumIt Five nach dem Umbau (Rückseite)
B.2.2 Hi-Hat Wie das Rack, war auch der Hi-Hat-Ständer von nicht ausreichender Standfestigkeit. Daraus ergab sich ein unnatürliches Spielgefühl, welches den Erfolg eines praktischen Einsatzes zweifelhaft erscheinen ließ. Der Ständer wurde deshalb durch ein ebenfalls für den Aufbau eines akkustischen Schlagzeugs vorgesehenes Produkt ersetzt.
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Abbildung 31: Das DrumIt Five nach dem Umbau (neue Bassdrum-Pad-Halterung)
B.2.3 Snare Auch das Snare-Pad mußte entgegen den Vorstellungen des Herstellers auf einem hochwertigeren Ständer montiert werden. Der Zugring, der seitens des Herstellers für die Montage vorgesehen war, erzeugt, wie sich nach eingehenderen Tests herausstellte, durch die beim Spielen auftretenden Schwinungen des Pads unerwünschte Verfälschungen im Signalbild, welche laut gespielte einfache Schläge wie Buzz-Strokes aussehen ließen. Die Entfernung desselben schuf Abhilfe (dazu war jedoch eine Zerlegung des Pads notwendig).
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Literaturverzeichnis [ABB04] John R. Anderson, Daniel Bothell, and Michael D. Byrne. An Integrated Theory of the Mind. Psychological Review, 111(4), 2004. [Aic88]
Richard Aicher. Das MIDI Praxisbuch, volume 3. Signum Medien Verlag GmbH, 1988.
[And93] J. R. Anderson. Rules of the mind. 1993. [Blu]
Eckard Blumschein. Berücksichtigung der zeitlichen Wahrnehmung im Abbild natürlicher Geräusche. Technical report, Otto von Guericke Universität Magdeburg, Institut für Elektronik, Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik.
[Bra97]
Dirk Brand. 1000 Faces of Drumstyles. AMA Verlag, 1997.
[dF88]
Steve de Furia. Das MIDI Buch, volume 1. Hal Leonard / Shott, 1988.
[Dö01]
Dietrich Dörner. Bauplan für eine Seele . Rowohlt Taschenbuch Verlag, 2001.
[Ebb85] Herrmann Ebbinghaus. Über das Gedächtnis. 1885. http://www.uni-leipzig. de/~psycho/wundt/opera/ebbing/memory/Gdaecht6.htm. [Fam96] Dom Famularo. It’s your Move. Warner Bros. Publications, 1996. [Fin76]
Siegfried Fink. Studies für Drum Set. N. Simrock, 1976.
[Fin77]
Siefried Fink. Studien für kleine Trommel. N. Simrock, 1977.
[Fis76]
Das große Fischer Lexikon in Farbe. Fischer Taschenbuch-Verlag GmbH, 1976.
[Hai00]
Kurt Haider. Einführung in die Musiktheorie. Europäischer Verlag der Wissenschaften, 2000.
[Hec65]
Heinz Heckhausen. Leistungsmotivation . Allgemeine Psychologie, 1965.
[Hem08] Christoph Hempel. Neue Allgemeine Musiklehre, volume 6. Schott Music GmbH & Co. KG, Mainz, 2008. [HH]
Hilde Haider and Andreas Hoyndorf. Erwerb kognitiver Fertigkeiten. .
[Hon02] Henkjan Honing. Structure and Interpretation of Rhythm and Timing. Tijdschrift voor Muziektheorie, nov 2002. [Jä09]
Lutz Jäncke. Macht Musik Schlau? Hans Huber, 2009.
[Kop90] Reinhard Kopiez. Der Einfluß kognitiver Strukturen auf das Erlernen eines Musikstücks am Instrument. 1990. [Log88]
Gordon D. Logan. 1988.
Toward an instance Theory. Psychological Review, 95(4),
76 [NB87]
Mary Jo Nissen and Peter Bullemer. Attentional Requirements of Learning: Evidence from Performance Measures. Cognitive Psychology, 19, 1987.
[Neu89] Wilfried Neumaier. Antike Rhythmustheorien: Historische Form und aktuelle Substanz. B. R. Grüner - Amsterdam, 1989. [NR81]
Allen Newell and Paul S. Rosenbloom. Mechanisms of Skill Acquisition and the Law of Practice. Cognitive Skills and Their Acquisition, 1981.
[Pet05]
Nicolai Petrat. Psychologie des Instrumentalunterrichts. Gustav Bosse, 3 edition, 2005.
[Ren09] Michael Render. The Case for Vintage Electronic Drums. Not So Modern Drummer Magazine, 15.1, 2009. http://www.theelectronicdrumexperts.com/ vintage_electronic_drums.htm. [RS81]
F. E. Ritter and L. J. Schooler. The Learning Curve. 1981.
[SS77]
Richard M. Shiffrin and Walter Schneider. Controlled Automatich Human Information Processing. Psychological Review, 84(1), January 1977.
[Tee09]
Adam Tee. A Formal Grammar For Describing Music. 2009.
[Tho04] Eddy Thompson. All aspects of rock & jazz, volume 4. 1 edition, 2004. [Unb08] Unbekannt. Reading Drum Tabs, 2008. http://www.drumsoloartist.com/ wiki/drum_techniuqes/reading_drum_tabs. [Zim95] Philip G. Zimbardo. Psychologie. 1995.
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Erklärung Ich erkläre hiermit gemäß §17 Abs. 2 APO, dass ich die vorstehende Bachelorarbeit selbstständig verfasst und keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe.
Bamberg, am 24. Februar 2010 Unterschrift
