Кіріспе

Компьютерлік музыка – музыкалық композиция жасауда компьютерлік технологияны қолдану, адам композиторларына жаңа музыка жасауға көмектесу немесе компьютерлерге алгоритмдік композиция бағдарламалары сияқты тәуелсіз түрде музыка жасау мүмкіндігін беру. Ол жаңа және қолданыстағы компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету технологияларының теориясы мен қолданылуын, сондай-ақ дыбыс синтезі, цифрлық сигналды өңдеу, дыбыс дизайны, дыбыстық тарату, акустика, электротехника және психоакустика сияқты музыканың негізгі аспектілерін қамтиды. Компьютерлік музыка саласының тамыры электрондық музыканың пайда болуына және 20 ғасырдың басында электрондық аспаптармен жасалған алғашқы тәжірибелер мен жаңалықтарға дейін жетеді.

Тарих

Көптеген компьютерлік музыка жұмыстары музыка мен математика арасындағы қарым-қатынасқа негізделген, бұл қарым-қатынас ежелгі гректер «сфералардың үйлесімділігі» деп атағаннан бері белгілі. Музыкалық мелодияларды алғаш рет 1950 жылы Австралияда CSIR Mark 1 (кейін CSIRAC деп қайта аталды) деп аталған компьютер жасады. Америка мен Англиядан (ерте және соңғы) газеттерде компьютерлер бұрын музыка ойнаған болуы мүмкін деген хабарлар тарады, бірақ жан-жақты зерттеулер осы әңгімелерді жоққа шығарды, себебі газет хабарларын растайтын ешқандай дәлел табылмады (кейбіреулері болжамдық сипатта болды). Зерттеулер көрсеткендей, адамдар компьютерлер музыка ойнайды деп ойлады, мүмкін, компьютерлер дыбыс шығаратындықтан, бірақ олардың солай істегеніне ешқандай дәлел жоқ. Әлемдегі алғашқы музыка ойнатқан компьютер CSIR Mark 1 (кейіннен CSIRAC деп аталды), оны 1940 жылдардың соңында Тревор Пирси мен Мастон Берд жобалап, құрастырды. Математик Джефф Хилл 1950 жылдардың басында танымал музыкалық мелодияларды ойнату үшін CSIR Mark 1 бағдарламасын қолданды. 1950 жылы CSIR Mark 1 музыка ойнату үшін пайдаланылды, бұл мақсат үшін цифрлық компьютерді алғаш рет қолдану болды. Музыка жазылмаған, бірақ ол дәл қайта құрастырылды. 1951 жылы ол «Полковник Боги маршын» орындады, оның тек қайта құрастырылған нұсқасы ғана сақталған. Алайда CSIR Mark 1 стандартты репертуарды орындады және Макс Мэтьюз сияқты музыкалық ойлауды немесе композициялық тәжірибені кеңейту үшін қолданылмады, бұл қазіргі компьютерлік музыканың практикасы. Англияда орындалған алғашқы музыка – 1951 жылдың соңында Ферранти Марк 1 машинасымен Кристофер Стречи бағдарламалаған Британдық ұлттық әнұранның орындалуы. Сол жылы үш шығарманың қысқа үзінділері BBC сыртқы хабар тарату бөлімімен жазылды: Ұлттық әнұран, «Baa, Baa, Black Sheep» және «In the Mood»; бұл CSIRAC музыкасы жазылмағандықтан, музыка ойнату үшін компьютердің ең алғашқы жазбасы ретінде танылды. Бұл жазбаны Манчестер университетінің сайтында тыңдауға болады. Крайстчерчтегі Кентербери университетінің зерттеушілері 2016 жылы осы жазбаны қайта қалпына келтірді және нәтижесін SoundCloud-да тыңдауға болады. Белл зертханасындағы Макс Мэтьюс MUSIC I бағдарламасын және оның ұрпақтарын әзірледі, 1963 жылы Science журналындағы мақаласы арқылы компьютерлік музыканы одан әрі танымал етті. Цифрлық синтезбен жұмыс істеген алғашқы кәсіби композитор Джеймс Тенни болды, ол Матьюстың MUSIC III жүйесін пайдалана отырып, Bell Labs-те цифрлық синтезделген және/немесе алгоритмдік түрде құрастырылған шығармалар сериясын жасады, Analog #1 (Noise Study) (1961) осымен басталды. Тенни 1964 жылы Bell Labs-тен кеткеннен кейін, оның орнына композитор Жан-Клод Риссет келді, ол аспаптық тембрлер синтезі бойынша зерттеулер жүргізді және Little Boy (1968) компьютерлік сюитасын жазды. Алғашқы компьютерлік музыка бағдарламалары көбінесе нақты уақытта жұмыс істемейтін, бірақ CSIRAC және Ferranti Mark 1-дегі алғашқы тәжірибелер нақты уақытта жұмыс істеді. 1950 жылдардың соңында, бағдарламалаудың жетілдірілуімен бірнеше минут музыка жасау үшін бірнеше миллион долларлық компьютерлерде бағдарламалар бірнеше сағат немесе күн бойы жұмыс істеді. Мұны шешу үшін аналогты синтезаторды цифрлық басқарудың «гибридтік жүйесін» пайдалануға болады, ал оның алғашқы мысалдары Макс Мэтьюстың GROOVE жүйесі (1969) және Питер Зиновьевтің MUSYS (1969) болды. Осы уақытқа дейін дыбыстың мәні мен формасын зерттеу үшін музыкалық зерттеулерге ішінара пайдаланылды (мысалы, Хиллер мен Айзексонның АҚШ-тағы Иллинойс штатының Урбана қаласында, Янис Ксенакистің Парижде және Пьетро Гроссидің Флоренцияда, Италиядағы еңбектері). 1967 жылдың мамырында Италияда компьютерлік музыканың алғашқы тәжірибелерін Флоренциядағы S 2F M студиясы General Electric Information Systems Italy компаниясымен бірлесіп жүргізді. Olivetti General Electric GE 115 (Olivetti S. p. A.) Гросси оны орындаушы ретінде пайдаланды: осы тәжірибелер үшін үш бағдарлама дайындалды. Бағдарламаларды Ферруччо Зулиан жазды және Пьетро Гросси Бах, Паганини және Веберн шығармаларын ойнау үшін және жаңа дыбыс құрылымдарын зерттеу үшін пайдаланды. Джон Чоунингтің 1960-1970 жылдардағы FM синтезі бойынша жұмыстары әлдеқайда тиімді цифрлық синтезді қамтамасыз етті, нәтижесінде 1983 жылы шығарылған қолжетімді FM синтезіне негізделген Yamaha DX7 цифрлық синтезаторының дамуына әкелді. Қызықты дыбыстар құлаққа жаңалық болып қалуы үшін сұйық және өзгермелі болуы керек. Компьютерлік музыкада бұл нәзік компонент жоғары есептеу шығындарымен сатып алынады, партитурадағы егжей-тегжейлі заттардың саны және аспаптардың осы егжей-тегжейлі дыбысқа айналдыру үшін атқаруы тиіс жұмыс мөлшері тұрғысынан.

Жапонияда

Жапонияда компьютерлік музыка бойынша тәжірибелер 1962 жылға дейін барып жетеді, осы жылы Кейо университетінің профессоры Секине және Toshiba инженері Хаяши вертикальді сәйкестендіру = жоғары компьютермен тәжірибе жасаған. Бұл нәтижеде "Иллиак Suite" әсерімен "TOSBAC Suite" атты туынды пайда болды. Кейінірек жапондық компьютерлік музыка туындыларының арасында Кенжиро Езакидің 1970 жылғы Осака Экспосында ұсынған шығармасы және музыка сыншысы Акимичи Такэданың "Панорамалық Сонор" (1974) туындысы бар. Езаки 1970 жылы "Қазіргі Музыка және Компьютерлер" атты мақала да жариялады. Одан бері жапондық компьютерлік музыка саласындағы зерттеулер көбінесе коммерциялық мақсатта, атап айтқанда эстрадалық музыкада жүргізілді, бірақ кейбір жапон музыканттары 1970-ші жылдары Fairlight сияқты ірі компьютерлік жүйелерді пайдаланды. 1970 жылдардың соңында бұл жүйелер коммерцияланды, әсіресе 1978 жылы шыққан аналогты синтезаторды микропроцессорлық жүйе басқаратын Roland MC 8 Microcomposer сияқты жүйелер арқылы.

Алдын ала төлемдер

Компьютерлік қуаттың және цифрлық медианы өңдеуге арналған бағдарламалық жасақтаманың жетістіктері компьютерлік музыканың жасалу және орындалу жолына айқын әсер етті. Қазіргі буын микрокомпьютерлер әртүрлі алгоритмдер мен тәсілдерді пайдаланып, өте күрделі дыбыс синтезін жүзеге асыруға жеткілікті қуатты. Компьютерлік музыка жүйелері мен тәсілдері енді кең таралған, және музыка жасау процесіне осылай берік орныққандықтан, біз оларға екінші рет ойымызды жеткізбейміз: компьютерлік синтезаторлар, цифрлық микшерлер және эффекттер құрылғылары соншалықты кең таралғандықтан, музыка жасау және жазу үшін аналогтық емес, цифрлық технологияны қолдану қағидаға айналды, ерекшелік емес.

Зерттеу

Компьютерлік музыка саласында зерттеушілер жаңа және қызықты компьютерлік синтез, композиция және орындау тәсілдерін іздеуді жалғастыруда. Әлем бойынша компьютерлік және электрондық музыканы зерттеу мен дамытуға арналған көптеген ұйымдар мен мекемелер бар, олардың ішінде CCRMA (Музыка және акустикадағы компьютерлік зерттеулер орталығы, Стэнфорд, АҚШ), ICMA (Халықаралық компьютерлік музыка қауымдастығы), C4DM (Цифрлық музыка орталығы), IRCAM, GRAME, SEAMUS (Америка Құрама Штаттарындағы электроакустикалық музыка қоғамы), CEC (Канада электроакустикалық қауымдастығы) және әлемдегі көптеген жоғары оқу орындары бар.

Компьютерлер құрастырған және орындаған музыка

Кейін Готфрид Майкл Кениг және Яннис Ксенакис сияқты композиторлар композицияның дыбыстарын да, ноталарын да компьютерлер арқылы жасады. Кениг өзінің жеке сериялық композиция тәжірибесін жалпылауға бағытталған алгоритмдік композиция бағдарламаларын жасады. Бұл Ксенакистің жұмысына толыққанды ұқсамайды, себебі ол математикалық абстракцияларды қолданып, оларды музыкалық жағынан қаншалықты зерттей алатынын қарастырды. Кенигтің бағдарламалық қамтамасы математикалық теңдеулерді есептеуді музыкалық нотацияны көрсететін кодтарға аударды. Бұл қолмен музыкалық нотаға түрлендіріліп, содан кейін адам орындаушылармен орындалуы мүмкін еді. Оның "Жоба 1" және "Жоба 2" бағдарламалары осы типтегі бағдарламалардың мысалдары болып табылады. Кейіннен ол осы қағидаларды синтез саласына кеңейтті, компьютерге дыбысты тікелей шығаруға мүмкіндік берді. SSP – осы функцияларды орындайтын бағдарламаның мысалы. Бұл бағдарламалардың барлығы 1970 жылдары Утрехттегі Сонология институтында Кенигтің жұмысы болды. 2000 жылдары Андраник Тангян ритмикалық канондар мен ритмикалық фугалар үшін уақыттық оқиғалардың құрылымын анықтауға арналған компьютерлік алгоритмді әзірледі, содан кейін олар "қолмен" компьютер орындаған "Eine kleine Mathmusik I" және "Eine kleine Mathmusik II" гармониялық композицияларына айналдырылды; ноталар мен жазбалар үшін қараңыз.

Ойыншылардың компьютерлік есептері

Компьютерлер сонымен қатар Моцарт сияқты өткен заманның ұлы композиторларының музыкасын имитациялауға да қолданылып келеді. Осы техниканың қазіргі кездегі өкілі – Дэвид Коуп, оның компьютерлік бағдарламалары басқа композиторлардың туындыларын талдап, сондай стильде жаңа шығармалар жасайды. Коуптың ең танымал бағдарламасы – Эмили Хауэлл. Малага университетінің (Испания) Melomics ғылыми-зерттеу жобасы Iamus деп аталатын компьютерлік композициялар жиынтығын жасады, ол монтаждау және орындау үшін күрделі, көп аспапты туындыларды құрастырады. 2012 жылы Iamus толық альбом шығарды, ол да Iamus деп аталды, және New Scientist журналы оны "компьютер жазған және толық оркестр орындаған алғашқы маңызды туынды" деп сипаттады. Топ сонымен қатар әзірлеушілерге технологияны пайдалануға мүмкіндік беретін API әзірледі және өзінің музыкасын веб-сайтында қолжетімді етуде.

Компьютерлік алгоритмдік құрастыру

Компьютерлік алгоритмдік композиция (CAAC, "си-ак" деп айтылады) – бағдарламалық құралдарда алгоритмдік композиция техникаларын іске асыру және қолдану. Бұл термин екі жеке терминнің бірігуінен туындаған, олардың екеуі де мағынасы бойынша тым жалпылама. "Компьютерлік композиция" термині генеративтік алгоритмдерді пайдалануды нақты көрсетпейді. Нотация немесе тізбектеу бағдарламаларымен жасалған музыканы компьютерлік композиция деп санауға болады. "Алгоритмдік композиция" термині де тым кең, әсіресе компьютердің қолданылуын нақтыламауы себепті. "Компьютерлік көмек" термині, "компьютерлік жобалау" сияқты, бірдей мағынада қолданылады.

Машиналық импровизация

Машиналық импровизация компьютерлік алгоритмдерді қолданып, қолда бар музыкалық материалдарға импровизация жасау үшін пайдаланылады. Бұл көбінесе тірі немесе жазылған музыкадан алынған музыкалық фразалардың күрделі қайта құрастырылуы арқылы іске асырылады. Нақты стильде сенімді импровизацияға қол жеткізу үшін, машиналық импровизация машиналық оқыту және үлгілерді тану алгоритмдерін пайдаланып, қолда бар музыкалық мысалдарды талдайды. Соның нәтижесінде пайда болатын үлгілер, түпнұсқа музыканың стилінде жаңа вариацияларды жасау үшін қолданылады, бұл стильдік қайта енгізу (инъекция) тұжырымын қалыптастырады. Бұл, компьютерлік композиция арқылы жаңа музыканы жасауға бағытталған, бірақ қолда бар музыкалық мысалдарды талдамайтын басқа импровизациялық әдістерден ерекшеленеді.

Статистикалық стильді модельдеу

Стильдік модельдеу – деректерден маңызды стильдік ерекшеліктерді анықтайтын музыкалық беттің есептеулік моделін құруды білдіреді. Статистикалық тәсілдер үлгілерді сөздіктер немесе қайталаулар түріндегі артықшылықтарды анықтау үшін қолданылады, олар кейін жаңа музыкалық деректерді жасау үшін қайта жинақталады. Стильді араластыру – әртүрлі стильдегі бірнеше музыкалық үлгілерді қамтитын деректер базасын талдау арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Машиналық импровизация – Хиллер мен Айзексонның "Иллиак" сюитасы (струнный квартет, 1957) және Ксенакистің Марков тізбектері мен стохастикалық процестерді қолдануымен басталған статистикалық модельдеудің ұзақ музыкалық дәстүріне негізделген. Қазіргі заманғы әдістерге инкрементті талдау, болжамдық суффикс ағашы, тізбектерді іздеу және жоғалтусыз деректерді сығыстыру сияқты әдістер кіреді. Стильді араластыру бірнеше музыкалық көздерден алынған модельдерді біріктіру арқылы мүмкін, ал алғашқы стильді араластыруды С. Дубнов «NTrope Suite» шығармасында Дженсен-Шеннонның бірлескен көз моделін пайдаланып жасады. Кейін Ассаяг пен Дубнов музыка үшін факторлық оракул алгоритмін (факторлық оракул – сызықты уақыт пен кеңістікте инкрементті түрде құрастырылған шекті автомат) қабылдады, ол стильдік қайта енгізуді қолданатын бірнеше жүйенің негізі болды.

Қолданылу

Статистикалық стильді модельдеудің алғашқы іске асырылуы Open Music-тегі LZify әдісі болды, одан кейін 2002 жылы Sony CSL Paris-те Франсуа Паше әзірлеген LZ инкременттік талдауды Марков модельдері тұрғысынан интерпретациялайтын және оны нақты уақыт режимінде стильдік модельдеу үшін пайдаланатын, интерактивті машиналық импровизацияны іске асыратын Continuator жүйесі пайда болды. Factor Oracle машиналық импровизациясының Matlab іске асырылуын Computer Audition құралдар жинағының бір бөлігі ретінде табуға болады. Сондай-ақ, Factor Oracle машиналық импровизациясының NTCC іске асырылуы да бар. OMax – IRCAM-да әзірленген бағдарламалық орта. OMax OpenMusic және Max қолданады. Ол Герард Ассайг пен Шломо Дубнов жүргізген стильдік модельдеу жөніндегі зерттеулерге, сондай-ақ Г. Ассайг, М. Кемильер және Г. Блохтың (Омакс ағайындылары) Ircam Music Representations тобындағы компьютермен импровизация жөніндегі зерттеулерге негізделген. Факторлы оракулмен аудио сигналдарды модельдеудегі мәселелердің бірі – үздіксіз мәндерден дискретті әліпбиге дейінгі мүмкіндіктерді символизациялау. Бұл мәселе Variable Markov Oracle (VMO) бағдарламасында, Python іске асыру ретінде қолжетімді, оңтайлы немесе ең көп ақпарат беретін бейнелеуді табу үшін ақпараттық жылдамдық критерийлерін қолдану арқылы шешілді.

Жасанды интеллектті қолдану

Жасанды интеллекттің жаңа мелодиялар жасау және бұрыннан бар музыканы орындау үшін пайдаланылуы – музыка индустриясына қауіп келтіріп, жақында ғана пайда болған жаңалық.

Тірі кодтау

Тірі кодтау (кейде "интерактивті бағдарламалау", "ұшқында бағдарламалау", "қажетті сәтте бағдарламалау" деп те аталады) – бұл өнімділіктің бір бөлігі ретінде бағдарламалық құралды нақты уақытта жазу процесіне берілген атау. Соңғы кезде бұл, компьютерлік музыканттарға қарағанда әлдеқайда қатаң балама ретінде қарастырылуда, себебі тірі кодтаушылар олардың сахнадағы музыканттар сияқты харизмасы мен тартымдылығының жетіспейтінін жиі айтады.