1 Música y complejidad Carlos Reynoso UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES http://carlosreynoso.com.ar

2 Página de la conferencia http://carlosreynoso.com.ar/musica-y-complejidad-curso-de-contexto-2010/

3 Objetivos Concientizar sobre la naturaleza algorítmica de la música Comprender rudimentos de música algorítmica Explorar herramientas de análisis y síntesis Explorar herramientas de música e imagen Introducir a los algoritmos de la complejidad a través de la música

4 Agenda La música como algorítmica Geometría y dimensión fractal Análisis musical La música como objeto fractal Análisis de recurrencia Generación algorítmica y composición Algoritmos complejos Herramientas de generación algorítmica compleja Herramientas de música e imagen Síntesis y recursos

5 La música como algorítmica Estado de la cuestión

6 Situación actual Estado de arte en edición digital de música Audacity intelliScore Ensemble Anvil Studio Poca comprensión de algoritmos de complejidad

7 Del sonido al registro digital (p. ej. MIDI) http://www.intelliscore.net

8 Del sonido al registro digital (p. ej. MIDI)

9 Conceptos de complejidad 1. Análisis

10 Dimensiones fraccionales

11 Distribución normal Cerca del 68% del conjunto se encuentra a 1 desviación estándar de la media, 95 a 2 y 99,7 a 3 Regla de 68-95-99,7 Mal llamada “curva de Bell”

12 Ley de potencia Independiente de escala = No hay valores normales, ni una media, ni una escala característica La dispersión de los valores puede ser de orden astronómico

13 Fractales - Conceptos Música aleatoria – Ruido blanco Música fractal – Ruido rosa Música estocástica – Ruido marrón

14 Ron Eglash – African fractals

15 Dimensión fractal Algunas dificultades para precisar la operatoria analítica No está claro el significado de las mediciones Idem de los programas y procedimientos empleados Ron Eglash documenta baja fractalidad de hip hop y géneros vinculados ¿Implica esto que el rap es “menos musical”? Se presume alta fractalidad de géneros musicalmente “complejos” Falta de precisión del significado de complejidad en este contexto

16 Medición de DF - HarFA http://www.fch.vutbr.cz/lectures/imagesci/

17 Algoritmos complejos Análisis de recurrencia Fractales propiamente dichos Atractores de dinámica no lineal Series temporales no lineales Sistemas-L Sistemas de Funciones Iteradas Algoritmo genético Grafos

18 Análisis de recurrencia

19 Visual Recurrence Analysis http://www.visualization-2002.org/VRA_MAIN_PAGE_.html

20 Consonancia / disonancia

21 Bach / Money (Pink Floyd)

22 Cómo se interpreta El brillo de un punto es proporcional a la similitud en los tiempos (i, j) La diagonal blanca denota auto-similitud. La similitud repetitiva resulta en un patrón de tablero de damas. Los temas largos repetidos se ven como diagonales paralelas separadas de la diagonal principal por la diferencia temporal que media entre las repeticiones. Se pueden modular variaciones de volumen mediante color (rojo=alto, azul=bajo)

23 Ejemplo Rondó del Concierto para corno nº 4 en Mib K 495 de Mozart. Al comienzo hay un breve silencio. La exposición del corno difiere de la exposición de la orquesta por la diversidad tímbrica. La nota alta sostenida del corno ocasiona el cuadrado brillante a los 20 segundos. © Jonathan Foote

24 Herramientas de generación algorítmica y sus modelos de complejidad

25 A Musical Generator http://www.musoft.com/

26 A Musical Generator Más de 100 fractales y sistemas dinámicos visualizables y sonorizables Mandelbrot, Gingerbreadman, Henon, atractores de Lorenz, Rossler, Hopalong, IFS, Sistemas-L, ecuación logística, ruido blanco y marrón Atractores, fractales y funciones editables y visualizables Convierte texto, planillas de cálculo y números en música Más de 50 escalas de diversas culturas Modos griegos, árabe, argelina, balinesa, egipcia, etíope, gitana, raga Todi, pélog, hawaiiana, japonesa, etc Organología MIDI Guarda en formato MIDI Contra: No se desarrolla desde 2002 Ejemplo: newage.mid

27 Automatous Monk, the cellular automata composer http://www.automatous-monk.com/

28 Automatous Monk, the cellular automata composer

29 Automatous Monk © Paul Reiners, freeware Requiere familiaridad con ACs de Wolfram Ver http://carlosreynoso.com.ar/automatas-celulares 14 escalas Mayor, menor, india, algunos modos griegos, turca, armónica y natural menor Guarda en formato MIDI Contra: sólo 3 instrumentos MIDI

30 CG Music http://codeminion.com/blogs/maciek/2008/05/cgmusic-computers-create-music/

31 CG Music Sistema modular para la generación de música tonal Modos aleatorios de generación Similar a sistema experto de Inteligencia Artificial Varios patrones pre-establecidos Procedimiento Seguir el orden de las tablas de configuración Exporta a formato MIDI Uno de los productos más refinados y simples Se recomienda complementarlo con sintetizadores y samplers más sofisticados Extremadamente fácil de manejar Contra: Manuales en polaco Ejemplo: rock_3

32 Darwin Rocks! (algoritmo genético) http://www-ab.informatik.uni-tuebingen.de/software/darwin-rocks

33 Darwin Rocks! http://www-ab.informatik.uni-tuebingen.de/software/darwin-rocks

34 Darwin Rocks Requiere nociones de algoritmo genético Ver http://carlosreynoso.com.ar/algoritmo-genetico Tres niveles de mutación Reproducción sexual o asexual Habilitación o prohibición de incesto Población de hasta 50 individuos Visualización de genealogía, recombinación o árbol Exportación a MIDI Operación: Definir primero parámetros (arriba, derecha) Lanzar luego según número de generaciones (1, 5 ó 10, abajo, izquierda) Ejecutar música resultante (abajo, derecha) Evaluar ejemplares y repetir el ciclo Contra: Pocos instrumentos disponibles

35 Fractal Music Generator Buscar: Overhead Fractal Musica Generator

36 Overhead Fractal Music Generator © Overhead Entertainment, 2006 16 escalas usuales Mayores y menores canónicas, griegas, pentatónica, octatónica Velocidad, modulación, expresión Duración de semifusa a redonda MIDI patch (instrumentos) completo Contra: No se puede graduar la duración más que a una modalidad global por canal Idem para el tempo Duración seleccionable, pero sólo 5 canales Formato de Help antiguo – Requiere instalación de compatibilidad con Windows Vista y Windows 7 desde el sitio de Microsoft

37 Parte especial: L-Systems y música* Sobre L-Systems: http://carlosreynoso.com.ar/complejidad-gramatical

38 Interpretación musical Longitud como duración, altura como agudo/grave, espesor como volumen, color como timbre, líneas angulares como glissando Ramificación como polifonía Axioma (fijo) Reglas de producción Interpretación de gráficos de tortuga (bidimensional) Imagen Intérprete musical (mapeado espacial) Partitura MIDI Comandos de tortuga Datos gráficos

39 Aplicaciones en música (1/2) Prusinkiewicz, Hanan, Siromoney – Música karnática, 1986 Stefanie Mason, Michael Saffle – Música y L-Systems, 1994 David Sharp – LMUSe, 1995-1998 John Belcher, James Murrel – Teorías rítmicas africanas Goodall y Watson – Lsys2MIDI, 1998 Luke DuBois – Jit.linden, 2003

40 Prusinkiewicz, Hanan

41 Aplicaciones en música (2/2) Stelios Manousakis – Musical L-Systems (tesis), 2006 Peter Worth, Susan Stepney – Growing music

42 Programas L-Systems / Música *LMUSe *A Musical Generator *ImproVisor Visions of Chaos The Symbolic Composer FractMus 2000 (Fractal) Tune Smithy Combinaciones diversas con autómatas celulares y algoritmo genético

43 L-Muse Derivado de versión para DOS en Java http://www.oocities.com/hacad/lmuse/lmusej.html El mejor en su género Polifonía 11 escalas, incluyendo dodecafónica y pentatónica Procedimiento: Definir axioma y reglas conforme a alfabeto Configurar reglas específicas de música o cargar reglas Construir la secuencia de operaciones (Make) Interrumpir cuando pase un tiempo Configurar Interpretación Interpretar (se genera la figura) Ejecutar la música correspondiente a la imagen Contra: Requiere conocimientos profundos de gramática de sistemas-L Ejemplo: lsys02.mid

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46 ImproVisor (gramática independiente de contexto)

47 ImproVisor El más rico y complejo generador musical basado en reglas y gramáticas Sitio: https://sourceforge.net/projects/impro-visor/ http://www.cs.hmc.edu/~keller/jazz/improvisor Configurable hasta la más mínima inflexión Infinidad de estilos (desde versión 4.12, nov 2010) Editor de estilos Extracción de estilos a partir de MIDI Ejecución de acordes según patrón Procedimientos: Probar distintas opciones de menú (p. ej. Piano roll style pattern editor) después de abrir un estilo Probar el “dibujo” de la partitura Contras: Difícil de manejar Requiere comprensión de gramáticas independiente de contexto y conocimientos musicales La documentación es abundante pero el sistema de ayuda no es contextual Ejemplo: grammar_sampler.mid

48 GenJam http://www.ist.rit.edu/~jab/GenJam.html

49 Al Biles – GenJam Identificación del “cuello de botella de la adaptación” Las versiones tardías de GenJam no utilizan este principio en absoluto Biles considera que sigue siendo un AG Repertorio de +250 piezas Indistinguible de un quinteto real

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51 Sistema IndagoSonus Andrew Gartland Jones*, Peter Copley, U. Sussex, 2003 Analogía con modelo LEGO – Implementa un modelo interactivo * Fallecido intempestivamente en 2004

52 Literatura AG / SCA / Música Eduardo Reck Miranda Universidad de Plymouth, UK – Editor del Leonardo Music Journal (MIT) Estudio de los componentes cognitivos que rigen la comunicación sonora Síntesis con autómatas celulares y AG

53 Modelos basados en agentes Peter Bentley Creación en artes visuales y música AG + redes neuronales Idem Cardalda & Johnson EvoWorkshops: EvoMUSART Modelos de Agentes + AG (NetLogo) Simulaciones visuales complejas Video de locomoción humana

54 Gingerbread (fractales de Mandelbrot, Gingerbread y Feigenbaum) http://www.organised-chaos.com/oc/index.html

55 Gingerbread © Phil Thompson, 1998-2010 “Mandel Brot” = “Pan de jengibre” Uno de los fractales más apropiados para base de la composición musical Muy complicado para usar sin instructivos Rica variedad de opciones Se recomienda correr Tutorial antes de comenzar a componer

56 Nodal McCo (grafos) http://www.csse.monash.edu.au/~cema/nodal

57 Nodal McCo Requiere muy poco dominio de teoría de grafos Ver curso de referencia: http://carlosreynoso.com.ar/hacia-la-complejidad-por-la-via-de-las-redes/ Utilización: Se recomienda analizar ejemplos provistos Contra: No guarda archivo MIDI

58 Rhythm Wheels (grafos – Ron Eglash) http://csdt.rpi.edu/latino/rhythm/rhy_intr.htm

59 Rhythm wheels Buena herramienta para comprender ciclos rítmicos Procedimiento: Definir número de ruedas Configurar número de pulsos Asignar instrumentos a los pulsos acentuados Contras: No graba patrones en MIDI No exporta formato a ningún estándar No posee herramientas analíticas

60 Rhythmos http://rhythmos.cs.mcgill.ca/index.html

61 Rhythmos © Jack Teitelbaum, Godfried Toussaint Reducir resolución de pantalla a 1024*768 Materiales en sitio todavía no publicados Procedimiento: Input Rhythm Wheel Completar y continuar Analizar Numerosas funciones analíticas Guardar como MIDI o formato propietario El mejor programa en su género

62 QuasiFractal Composer http://paulwhalley.tripod.com/

63 QuasiFractal Composer © Paul Whalley, 1999 Combinación de procedimientos seriales y fractales Instrucciones: 1. Enter a string of about a dozen digits in the Structure box. 2. Enter any integer from 1 to 32767 in the Mapping box. 3. "Twiddle" any of the other controls in any way that pleases you. 4. Make sure the Auto box is switched on (). 5. Press the Compose button. 6. When QFC is done, press the multimedia play button. Guardar en formato propietario .qfc y MIDI Requiere algún conocimiento de canales MIDI Ejemplo: billy.mid

64 MusiCom (AG+redes neuronales) http://www.roman-klinger.de

65 MusicWonk (composición genética-ADN) http://www.algoart.com/download.htm

66 (Fractal) Tune Smithy http://www.robertinventor.com/software/tunesmithy/fts_download.htm

67 (Fractal) Tune Smithy © Robert Inventor Muy amplia variedad de opciones Considerado uno de los mejores programas de composición algorítmica Extremadamente difícil de manejar

68 Visions of Chaos http://softology.com.au/voc.htm

69 Visions of Chaos Autómatas celulares 1D

70 Visions of Chaos Autómatas celulares 2D

71 Visions of Chaos Automatic music composer

72 Visions of Chaos Genetic music

73 Visions of Chaos Whitney Music Box

74 Visions of Chaos L-Systems

75 Herramientas de música y sonido

76 ArTVox (basado en AG) http://carlosreynoso.com.ar/archivos/artvox.zip

77 ArTVox Procedimiento: Cargar imagen Seleccionar puntos al azar de la imagen Ajustar parámetros Ejecutar

78 AudioPaint (?) http://www.nicolasfournel.com/

79 Audio-Paint Procedimiento: Cargar imagen Asignar valores a los parámetros Seleccionar forma de onda Onda de seno o archivo de sonido .wav Seleccionar interpolación cuadrática o lineal Generar sonido Contras: Produce más sonido abstracto que música

80 Coagula Light (genérico) http://hem.passagen.se/rasmuse/Coagula.htm

81 Coagula Light © Rasmus Ekman, 2008 “Órgano de fuerza industrial para color-música” Configurar manualmente el archivo de ayuda (coagula.hlp) Procedimiento: Cargar imagen Aplicar filtros Ejecutar paso de imagen a sonido Escuchar Contras: Produce en general más sonido que música

82 HighC (métodos estocásticos) http://highc.org

83 HighC - Ejemplos Study after Xenakis SoftnScary http://highc.org/samples/index.html

84 Síntesis (1/2) Diferentes procesos algorítmicos en juego Fractales y ecuaciones – Analogía entre función gráfica y coordenadas sonoras Algoritmo genético – Generación de población de soluciones y selección natural para escoger las “mejores” soluciones que han de reproducirse Sistemas-L – Analogía entre parámetros de gramática visual y parámetros musicales; recursividad Grafos – Elementos y relaciones en secuencia; flujos en redes; movimiento browniano Autómatas celulares – Analogía entre posiciones celulares y musicales Todos generan una sensación “musical” de alguna manera, debido a profundos isomorfismos de la algorítmica compleja Distribución de ley de potencia, fractalidad, recursividad, no aleatoriedad

85 Síntesis (2/2) Aprendizaje de las ideas de complejidad a través de la música Recurso pedagógicamente preferible a las implementaciones de complejidad en física cuántica, supongo Las herramientas no necesariamente emulan la capacidad generativa de los humanos Técnicas en estado de arte Hay composiciones humanas infinitamente más detestables Posibilidades de creación musical original

86 Recursos http://carlosreynoso.com.ar/herramientas-de-musica-imagenes-y-complejidad/

87 Referencias (1/5) Reynoso, Carlos – Complejidad y caos: Una exploración antropológica. Buenos Aires, SB Ediciones, 2006 Grupo Antropocaos – Exploraciones en antropología de la complejidad. Idem. Eglash, Ron – African fractals. New Brunswick, Rutgers University Press, 1999. Eve, Raymond, Sara Horsfall & Mary Lee. Chaos, complexity and sociology. Myth, models, and theories. Thousand Oaks, Sage, 1997.

88 Reynoso, Carlos –Antropología de la música: De los géneros tribales a la globalización, vol. 1 (Teorías de la simplicidad). Buenos Aires, Editorial SB, 2006 Watts, Duncan. Six degrees. The science of a connected age. Londres, Random House, 2004. Barabási, László. Linked. Nueva York, Plume, 2002. Referencias (2/5)

89 Referencias (3/5) Reynoso, Carlos –Antropología de la música: De los géneros tribales a la globalización, vol. 2 (Teorías de la complejidad). Buenos Aires, Editorial SB, 2006

90 Referencias (4/5)

91 Referencias (5/5)

92 ¿Preguntas? Carlos Reynoso UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES http://carlosreynoso.com.ar