Short history of self-playing instruments

By Michael Mikolasek

The history of self-playing instruments can be traced back for many centuries. As we know from construction plans from the hellenistic period already in ancient Greece musical automata have been developed. Among the oldest self
-playing instruments that are still intact are the artful self playing bells of some medieval churches.

The Age of Enlightenment with its focus on rational thinking and its fascination for complex machines brought another effort of constructing even more complex automata. Among the most famous machines are the creations of Jacques de Vaucanson. The French engineer is mostly known for his "mechanical duck", but he also developed musical automata like a mechanical flute player.

The famous mechanical duck of Jacques de Vaucanson

During the 18th and 19th century the playing capabilities of self playing instruments were further enhanced. Well known composers like Beethoven, Haydn and Mozart are said to have composed original music for the popular self-playing miniature-organs of that time.

At the end of the 19th century the first self-playing pianos were developed. The first models for the mass market were introduced as early as 1897 by the US based Aeolian Company under the brand name "Pianola". Other companies followed with their own models. Self-playing pianos eventually became very popular as a source of music in public places and households in the early 20th century.

The musical information for these instruments was stored on perforated paper rolls similar to punched tape.This allowed a whole new industry of companies to sell piano music on "music rolls" to be played on the automatic pianos. But with the success of radio stations and record players as a mass medium for music the golden age of self-playing pianos ended abruptly in the late 1920s.

Composers were still fascinated by the possibilities of the so called "player pianos". Known Artists like Paul Hindemith and Igor Stravinsky have written original pieces for the self-paying pianos. But it was basically Conlon Nancarrow who has discovered the player piano as an instrument in its own right and with its own aesthetic possibilities. Since the 1940s Nancarrow composed countless "studies for player piano" that make full use of the possibilities of a self playing instrument. The pieces with their complicated polyphonic and polyrhythmic structures are beyond the playing capabilities of a human piano player. Many other composers like György Ligeti were fascinated by the work of Nancarrow and have written their own pieces for player piano in the late 20th century.

Kurze Geschichte selbst spielender Musikinstrumente

Von Michael Mikolasek

Selbst spielende Musikinstrumente haben schon immer einen großen Reiz auf die Menschen ausgeübt, die Geschichte selbst spielender Instrumente lässt sich viele Jahrhunderte zurückverfolgen. Bereits in der griechischen Antike wurden die ersten primitiven Musikautomaten konzipiert. Zu den ältesten noch erhaltenen selbst spielenden Instrumenten zählen die kunstvollen Glockenspiele mittelalterlicher Kirchen.

In der Renaissance wurden schließlich immer komplexere Maschinen und Automaten entwickelt, von selbst gesteuerten Spielfiguren bis zu Musikautomaten. Für die geistige Strömung der Aufklärung im 17. und 18. Jahrhundert waren die Automaten schließlich eine willkommenes Modell für ihr Paradigma rationaler Welterklärung. So vertrat der französische Philosoph und Vordenker des Rationalismus René Descartes die Auffassung, dass Tiere als komplexe Automaten gesehen werden müssen.

Entsprechend entwickelte die Aufklärung eine besondere Affinität für Automaten aller Art, die Automatenbauer anspornte und auch zahlreiche Musikautomaten hervorbrachte. Berühmt wurden etwa die Schöpfungen von Jacques de Vaucanson. So konstruierte der Automatenbauer inspiriert von Descartes´ theoretischen Ausführungen die bekannte mechanische Ente, die sich bewegen, fressen und ausscheiden konnte. Der Verdauungsvorgang war freilich nur vorgetäuscht, dennoch gilt die Ente als Pionierleistung der Automatenkunst.

Bild: Die mechanische Ente von Jacques de Vaucanson (Quelle: wikipedia)

Auch die Musikautomaten von Vaucanson wurden berühmt, etwa sein 1737 gebauter automatischer Flötenspieler und der später konstruierte mechanische Tambourin-Spieler.

Während die Faszination derartiger Automaten vor allem in ihrem Schauwert und weniger in ihrer musikalischen Darbietung lag, wurden im 18. Jahrhundert auch primär als Musikquelle gedachte selbst spielende Instrumente weiter entwickelt. So wurde die Drehorgel populär und gehörte bald zum gewohnten Straßenbild.

Im wohlhabenden Adel und Bürgertum erfreute sich im späten 18. Jahrhundert auch die Flötenuhr großer Beliebtheit, eine mechanische Uhr mit einem eingebauten selbst spielenden Orgelwerk. Bei namhaften Komponisten wurden teilweise eigene Musikstücke für Flötenuhren in Auftrag gegeben. So sollen Beethoven, Haydn und Mozart eigens Stücke für die Flötenuhr geschrieben haben. Heute sind die erhaltenen Flötenuhren auch von musikwissenschaftlichem Interesse, da sie als hörbares Tondokument ihrer Zeit Rückschlüsse auf die historisch authentische Interpretation von Musikstücken dieser Epoche zulassen.

Im ausklingenden 18. Jahrhundert begann auch die Herstellung von Spieldosen und Spieluhren, bei denen die Musik über schwingende Metallzungen produziert wurde. Im 19. Jahrhundert wurden auf Basis der Prinzipien von Drehorgel und Flötenuhr immer komplexere Automaten zur Reproduktion von Musik entwickelt. So sollten die so genannten „Orchestrien“ mit verschiedenen Orgelklängen und auch automatisch gesteuerten Perkussionsinstrumenten ein ganzes Musikensemble imitieren. Zahlreiche Hersteller produzierten Orchestrien, die etwa zur Beschallung von Tanzsälen eingesetzt wurden.

Bild: Ein Orchestrion anno 1862 (Quelle: wikipedia)

Die fortschreitende technologische Entwicklung brachte auch eine Änderung der Codierung der Musikdaten. Das am meisten verwendete Musik-Speichermedium war über Jahrhunderte von Vaucons Flötenspieler bis zu den ersten Orchestrien die Stiftwalze. Auf einer sich langsam drehenden Walze als Steuereinheit des Musikautomaten lösen ja nach Position Stifte das Anspielen eines bestimmten Tons aus.

1883 begann der Musikautomaten-Hersteller M. Welte & Söhne statt Stiftwalzen Lochstreifen, so genannte Notenrollen als Steuer- und Speichermedium in seine Orchestrien einzubauen. In den USA begann praktisch zeitgleich die Aeolian Organ and Music Company in New York selbst spielende Orgeln mit Notenrollen herzustellen. Lochstreifen wurden bereits seit dem 18. Jahrhundert zur Steuerung von Webstühlen verwendet, neu war ihr Einsatz zur Steuerung von Musikautomaten.

Auf einem Papierstreifen werden die Noten als Perforierungen codiert. Die Position der Löcher bestimmt welche Töne wann aktiviert werden, die Länge der Perforierungen legt die Tondauer fest. Die Notenrolle wird nun über einen Lesemechanismus des Musikautomaten bewegt, Löcher an der Ausleseposition lösen über ein meist pneumatisches System das Anspielen der korrespondierenden Töne aus.

Die Notenrollen lösten die Stiftwalzen in kurzer Zeit als vorherrschendes Speichermedium für selbst spielende Instrumente ab. Im Gegensatz zu Stiftwalzen ließen sich die Notenrollen in großer Zahl günstig industriell fertigen. Zudem ließen sich Notenrollen auch leichter austauschen. War der Besitzer eines Stiftrollen-Automaten der eingespeicherten Musikstücke überdrüssig, musste er meist einen neuen Automaten anschaffen. Für Notenrollen-gesteuerte Instrumente wurde hingegen bald eine Vielzahl von Musikstücken auf den leicht auswechselbaren Rollen angeboten.

Nach den orgelbasierten Orchestrien wurden gegen Ende des 19. Jahrhunderts die ersten selbst spielenden Klaviere gefertigt. Die Notenrollen waren von Anfang an wichtiger Bestandteile der Reproduktions-Klaviere. 1897 brachte die Aeolian Company in den USA erste selbst spielende Klaviere unter dem Markennamen Pianola auf den Markt. Bei den ersten Pianolas handelte es sich um eigene Geräte die als Vorsatz auf einem herkömmlichen Klavier angebracht wurden, später wurde die Mechanik in eigene Klaviere
Integriert. Die Instrumente wurden rasch populär, der Markenname „Pianola“ wurde zeitweise zu einer Gattungsbezeichnung für selbst spielende Klaviere.

In Deutschland brachte wenige Jahre später die deutsche Firma Hupfeld mit der „Phonola“ ein ähnliches Instrument auf den Markt. Während die ersten Reproduktions-Pianos noch keine Anschlagdynamik wieder geben konnten, entwickelte die Firma Welte & Söhne auch bald eine Technik um die Anschlagdynamik auf Lochstreifen aufzeichnen und sie mittels eines pneumatischen Systems wiederzugeben und setzte sie bei ihren Welte-Mignon-Reproduktionsklavieren ein.

Die selbst spielenden Klaviere wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts sehr populär, zu den führenden Herstellern zählten neben Welte & Söhne die American Piano Company (Ampico) und die Aeolian Company. Eine wichtige Rolle spielte dabei die Einigung der Hersteller auf ein „einheitliches Datenformat“. 1908 einigten sich führende US-Hersteller von Reproduktionsklavieren auf der Buffalo-Convention auf einheitliche Standards bei den Notenrollen – noch lange vor MIDI und Compact Disk eine der ersten Fälle eines Industriestandards für Musik-Datencodierung.

Konnten vor der Buffalo-Convention wegen der unterschiedlichen Rollen-Formate nur die Rollen des Herstellers auf einem selbst spielenden Klavier verwendet werden, wurde es nun möglich auch Notenrollen anderer Hersteller auf einem Reproduktionsklavier abzuspielen. Dem Boom der Klavierhersteller folgte damit eine vergleichbare Hochblüte der „Software-Industrie“ für die automatischen Instrumente. „Content-Anbieter“ wie etwa die US-Firma QRS boten nicht nur zahlreiche bekannte Musikstücke auf Notenrollen an, teilweise wurden auch berühmte Musiker zur „Einspielung“ der Notenrollen engagiert.

Auch Komponisten entdeckten die selbst spielenden Klaviere als eigenständige Instrumente mit neuen ästhetischen Möglichkeiten. So haben Paul Hindemith und Igor Strawinsky („Étude pour pianola“) eigene Stück für selbst spielende Instrumente geschrieben.

Untrennbar verbunden mit selbst spielenden Pianos ist insbesondere das Werk von Conlon Nancarrow. In den Arbeiten des in den USA geborenen Komponisten nehmen selbst spielende Instrumente eine zentrale Rolle ein. Nancarrow komponierte beginnend in den 40er Jahren zahlreiche Stücke speziell für Pianolas. Die meisten seiner Stücke titelte der Komponist schlicht „Study for player piano“ verbunden mit einer fortlaufenden Nummer, um die 50 derartige Studien entstanden so über die Jahrzehnte. In seinen Studien lotete Nancarrow die spezifischen Möglichkeiten selbst spielender Klaviere konsequent aus. So realisierte er etwa mathematisch präzise polyrhythmische und polyphone Texturen, die spielerische Möglichkeiten eines menschlichen Interpreten weit übersteigen würden.

Von Kritikern und Kollegen werden die hochkomplexen Musikstücke oft mit den Fugen Bachs verglichen. Wie Bach arbeitet Nancarrow gerne mit Kanon-Formen mit unterschiedlichen Tempi der einzelnen Stimmen. Doch während barocke Kanons oft bei einfachen Geschwindigkeitsverhältnissen wie eins zu zwei halt machen, finden sich bei Nancarrows Stücken teilweise hochkomplexe Tempoverhältnisse. So bewegen sich zwei Stimmen in einer Nancarrow-Studie im Verhältnis zwei zu Wurzel aus zwei, in einer anderen Studie entspricht das Geschwindigkeitsverhältnis zweier Stimmen dem Verhältnis der mathematischen Konstanten pi (3,14159..) zur Eulerschen Zahl (2,71828..). Von einer größeren Öffentlichkeit entdeckt wurde die Arbeit des Komponisten seit den 70er Jahren. Nancarrow inspirierte in Folge andere Komponisten wie György Ligeti zu eigenen Arbeiten für selbst spielende Klaviere.

Die selbst spielenden Klaviere sind nach ihrem Boom im frühen 20. Jahrhundert schnell wieder aus der breiten Öffentlichkeit verschwunden. Noch in den 20er Jahren fanden sich Reproduktionsklaviere als zentrale Musikquelle in vielen wohlhabenden Haushalten, unzähligen Tanzsälen und Lokalen. Die rasante Verbreitung von Schallplatten und Radios machte der Hochphase der selbst spielenden Klaviere schließlich ein Ende.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts verlagerte sich die Entwicklung selbst spielender Musikinstrumente auf die elektronische Klangerzeugung. So wurden in den 70er Jahren frühe primitive Sequencer hergestellt – das elektronische Pendant zu Stiftwalze und Notenrolle. Auf diesen Geräten konnten damals kurze Musiksequenzen gespeichert werden um auf Basis dieser Daten – damals noch durch die Bank analoge und meist monophone - Synthesizer anzusteuern. Mit dem beginnenden Boom elektronischer Musik in den 70er Jahren wurden auch die Sequencer rasch weiter entwickelt. Viele Geräte, etwa die ersten Drum-Synthesizer, waren in Folge von Haus aus mit eigenen Sequencern ausgestattet. Ein wichtiger Entwicklungsschritt war schließlich das 1981 eingeführte MIDI-Datenprotokoll für digitale Musikinformationen. Mit MIDI wurde ein einheitlicher Standard für Austausch, Übermittlung und Aufzeichnung von Noteninformationen von und für elektronische Musikinstrumente geschaffen.

Mit der rasant fortschreitenden Computertechnologie wurden die ehemals als eigene Hardware-Geräte konzipierten Sequencer schließlich bald von Software-Sequencern abgelöst, die in Folge schnell zu All-In-One-Musikproduktionsprogrammen avancierten. Moderne Sequencer-Programme erlauben mittlerweile riesige Mengen an Musikinformation im MIDI Format zu speichern und zu editieren. Ihre Historie kann man den Programmen noch ansehen, die typische grafische Darstellung der Noteninformationen moderner Sequencer-Programme ähnelt nicht zufällig einer Notenrolle, und wird oft auch „piano roll“ genannt.

In den 80er Jahren wurden parallel zum Boom elektronischer Klangerzeuger auch neue Generationen selbst spielender klassischer Klaviere entwickelt - mit bisher ungeahnten technischen Möglichkeiten. Als bahnbrechend gilt das vom amerikanischen Ingenieur Wayne Stahnke in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology entwickelte Bösendorfer-Computerklavier. 1985 wurde das Klavier vorgestellt, ab 1986 wurde das Klavier als Bösendorfer SE290 insgesamt 33mal hergestellt. Mittlerweile wurde das Börsendorfer-Klavier erheblich weiter entwickelt und wird unter der Marke „CEUS“ vertrieben. Das CEUS-Klavier gilt weiter als „state of tbe art“. Auch die Firma Yamaha – mittlerweile der Mutterkonzern von Bösendorfer - entwickelt und vertreibt seit 1987 unter der Marke „Disklavier“ erfolgreich computergesteuerte Pianos.

Die selbst spielenden Klaviere der neuen Generation machen sich neben der immens verbesserter Präzision der mechanischen Wiedergabe die Möglichkeiten der digitalen Datenmanipulation zu nutze. So kann die Einspielung eines Pianisten auf einem Computer gespeichert, analysiert oder nachträglich editiert werden, oder praktisch zeitgleich auf einem anderen Computer-Flügel am anderen Ende der Welt wiedergegeben werden. Moderne Computer-Klaviere können selbstverständlich über den MIDI-Standard kommunizieren, intern werden teilweise über MIDI-Standards hinausgehende, eigene Datenformate verwendet, die etwa um ein Vielfaches feinere Abstufungen bei der Erfassung der Anschlagsdynamik erlauben.

Weiterführende Links:
http://www.pianola.org
http://www.pha.oeaw.ac.at/Mechanical_Music
http://www.playerpianokonzerte.de