Das Klavier als Schreibtastatur

Pianisten schreiben auf ihrem Instrument so schnell wie erfahrene Schreibkräfte auf einer QWERTY-Tastatur

16. September 2013

Bei Pianisten wie dem chinesischen Klaviervirtuosen Lang Lang sieht es mühelos aus: Gekonnt gleiten die Finger in Windeseile bei Stücken von Mozart, Rachmaninow oder Tschaikowsky über die Tasten des Klaviers. Diese Fingerfertigkeit haben sich Saarbrücker Informatiker zum Vorbild genommen. Sie haben ein Verfahren entwickelt, das die Tasten des Klaviers nutzt, um Texte zu schreiben. Mittels bestimmter Rechenverfahren haben die Forscher Wörter und Buchstaben entsprechenden Noten und Akkorden zugeordnet. Geübte Klavierspieler, aber auch Hobbypianisten, können auf diese Weise genauso schnell wie trainierte Schreibkräfte auf der Computertastatur Texte erfassen.

Anna Feit (rechts) und ihre Kollegen haben die Tasten eines Klaviers mit Buchstaben hinterlegt, sodass auch Amateur-Pianisten auf dem Instrument so schnell schreiben können wie erfahrene Schreibkräfte auf einer gewöhnlichen Tastatur.

Um ein Klavier in eine Schreibtastatur zu verwandeln, haben die Saarbrücker Informatiker zunächst Hunderte Musikstücke analysiert. „So haben wir musikalische Muster aufgespürt, die immer wieder auftauchen“, erklärt Anna Feit, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Informatik. „Für unsere Arbeit war es wichtig, herauszufinden, welche Noten und Akkorde wie oft vorkommen und wie die Übergänge in der Notenfolge aussehen.“ Das Ziel dabei: Die Buchstaben und Wörter so auf die Tasten zu übertragen, dass diese Notenfolgen bei der Texteingabe gespielt werden.

Die Tastatur haben die Informatiker für die englische Sprache optimiert. Bei 26 Buchstaben im englischen Alphabet und 88 Klaviertasten gibt es im Prinzip mehr als 1048 Möglichkeiten, um den Noten bestimmte Buchstaben zuzuweisen. Für sein neuartiges Verfahren hat das Team um Feit auf Statistiken zurückgegriffen, die zeigen, wie Buchstaben und Buchstabenpaare in englischen Texten verteilt sind. Mit einem Optimierungsalgorithmus haben sie in einem weiteren Schritt den Buchstaben bestimmte Noten zugeordnet: Häufige Buchstabe werden mit Noten übersetzt, die besonders oft in der analysierten Musik vorkommen. Für Buchstabenpaare wie „th“ oder „he“ haben sie wichtige Intervalle wie Terzen oder Quinten verwendet.

Ein „e“ kann durch vier verschiedene Noten eingegeben werden

„Wichtig hierbei war auch, dass der Abstand zwischen den Buchstabentasten nicht zu groß wird, damit der Pianist, die Notenfolge ohne Mühe spielen kann“, erklärt Antti Oulasvirta, Nachwuchsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Informatik. Um zu große Abstände zu verhindern, haben die Forscher fast allen Buchstaben mehrere Noten zugewiesen: Je häufiger der Buchstabe ist, desto mehr Übersetzungen gibt es. Der Buchstabe „e“ zum Beispiel, der am häufigsten im englischen Alphabet vorkommt, kann durch vier verschieden Noten in verschiedenen Oktaven eingegeben werden. Für gängige Silben und Wörter haben sie zudem Moll- und Durakkorde genommen, die die Eingabe der ganzen Buchstabenfolge mit nur einer Bewegung ermöglicht.

Um das Verfahren in der Praxis zu erproben, haben die Wissenschaftler einen erfahrenen Pianisten gebeten, auf dem Klavier einige „Sätze“ zu spielen, die die Forscher zuvor in ein Musikstück umgeschrieben haben. „Ohne vorherige Übung konnte der Pianist über 80 Wörter pro Minute schreiben ähnlich wie eine erfahrene Schreibkraft an der QWERTY-Tastatur“, kommentiert Oulasvirta die Ergebnisse.

Auch Amateure schreiben auf dem Klavier schneller

In einer weiteren Studie haben die Saarbrücker Informatiker eine Probandin, die nur in ihrer Freizeit Klavier spielt, gebeten die Methode einzustudieren und die Zuweisung von Buchstaben zu Noten auswendig zu lernen. Nach einem rund sechsmonatigen Training konnte die junge Frau – ähnlich wie der Pianist – circa 80 Wörter in der Minute erfassen, diesmal aber frei von Noten. So kann sie schneller als mit der Tastatur, Freunden auf Facebook schreiben oder E-Mails verfassen. Zudem verbesserte sie mit den regelmäßigen Übungen ihr Klavierspiel.

Die Saarbrücker Informatiker sind bei ihrer Studie der Frage nachgegangen, warum es Pianisten möglich ist, problemlos doppelt so viele Noten pro Sekunde zu spielen, wie professionelle Schreibkräfte auf einer Tastatur Buchstaben eingeben können. Sie haben dazu untersucht, welche Faktoren des Klavierspielens auch zur Texteingabe nützlich sind und ob sie auch anderen Eingabegeräten, wie etwa der QWERTY-Tastatur, zugutekommen.

Anna Feit forscht in der Nachwuchsgruppe „Human-Computer Interaction“ von Antti Oulasvirta am Max-Planck-Institut für Informatik im Rahmen des Saarbrücker Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“. Sie beschäftigt sich damit, wie Musik bei der Interaktion zwischen Mensch und Maschine sinnvoll zum Einsatz kommen kann. Dabei gehen sie auch den Fragen nach, wie Menschen bestehende Fähigkeiten auf andere Gebiete übertragen können und welche Erfahrungen sie machen, wenn sie neue IT-Anwendungen nutzen.

GB/PH

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