Informatică muzicală

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Informatica muzicală este o disciplină care analizează tehnici legate de utilizarea sistemelor informatice pentru producerea și prelucrarea informațiilor muzicale. [1] În plus, este utilizat de tehnologia informației pentru a rezolva nevoile legate de muzică prin crearea de hardware și instrumente care ajută la compunerea și interpretarea muzicii.

Aplicarea tehnologiei informației în contextul muzical este dată de doi factori principali: companiile din tehnologia informației care exploatează dezvoltarea rapidă a muzicii provocând modificări semnificative în modalitățile de producere a acesteia; sistemul informatic , numit computer , considerat polifonic și polimbral deoarece simulează sunete sau dă viață unei noi acustice electronice prin programe și accesorii multimedia. Acesta din urmă îndeplinește și sarcinile unui studio de înregistrare pentru prelucrarea și editarea sunetelor, având și o anumită importanță în domeniul publicării.

Istorie

Calculul muzical s-a născut în a doua jumătate a anilor cincizeci și a fost caracterizat încă de la origini prin două abordări diferite:

Primele aplicații practice au avut loc în anii șaizeci și au constat din conținuturi muzicale înregistrate pe bandă care susțineau vocea soliștilor sau cântăreților tradiționali în timpul spectacolelor. Utilizarea conținutului înregistrat a fost necesară deoarece programele și procesoarele colective (sau mainframe ) disponibile au durat mult timp pentru a pune în practică ideea muzicală a unui artist și gândirea la nivel sonor.

Exemplu mainframe

Progresul tehnologic a condus ulterior la crearea de instrumente de sinteză și manipulare a sunetului în timp real, grație utilizării minicomputerelor . Drept urmare, se nasc noi moduri muzicale caracterizate prin posibilitatea de a modifica sunetele instrumentelor sau vocilor în timpul concertelor live.

Anii optzeci sunt apoi influențați de sosirea a două inovații foarte importante:

  • computerul personal sau computerul personal , care este eficient și convenabil, deoarece este îmbunătățit de periferice specifice care ajută compozitorul în timpul realizării activității sale
  • codul de transmisie MIDI (Musical Instrument Digital Interface) care, devenind un standard, încurajează industriile să producă instrumente muzicale electronice favorizând crearea unui set de suporturi digitale generate de relația dintre diferitele instrumente.
Exemplu de computer personal

Codificare și reprezentare a sunetului

Muzica este prelucrată de informatică prin două reprezentări diferite: audio și simbolică. Primul are sarcina de a reprezenta direct sunetul prin secvențe numerice; al doilea reprezintă sunetul prin limbaje și sisteme grafice care variază în funcție de context ( editare muzicală , muzicologie și asistență pentru produsul muzical).

Metodologia normală utilizată de reprezentarea audio este eșantionarea , care extrage semnale sonore și digitale din instrumente muzicale familiare. În general, sunetele se referă la semnale sau funcții ale uneia sau mai multor variabile independente, care transportă informații și sunt însărcinate cu transmiterea informațiilor muzicale. Semnalele sunt împărțite într- un semnal continuu , caracterizat prin intervale de timp continue și reprezentat de funcții variabile continue și un semnal discret , definit ca o serie numerică în care variabilele independente își asumă numai valori discrete în timp.

Sinteza sunetului

Procesul prin care este generat un sunet se numește sinteză a sunetului și urmează un algoritm care calculează valorile probelor care alcătuiesc sunetul. Sunetul eșantionat generat tinde să fie similar cu producția muzicală produsă în timpul compoziției. Pentru a realiza acest lucru, nu numai că se formează colecții de sunete eșantionate pentru un instrument dat, ci sunt create modificări precum pașii de înălțime, filtrarea și modificările de durată ( looping ).

Studiile asupra muzicii electronice au identificat mai multe tipuri de sinteză a sunetului:

  • sinteza aditivă este o schemă universală care se ocupă cu sintetizarea sunetelor cu un nivel de zgomot redus și o dificultate considerabilă de calcul. Aceste sunete sunt complexe și se caracterizează prin valori precum frecvența și amplitudinea care se schimbă în timp. Sinteza aditivă este importantă pentru reprezentarea sunetelor abstracte în timpul execuției și preia câteva elemente fundamentale ale seriei Fourier inerente funcțiilor periodice .
  • Sinteza granulară exploatează secvențe de sunete simple de lungime redusă numite boabe, părți ale sunetelor eșantionate produse cu o procedură de rezoluție pentru a obține sunete mai complexe. Acest sistem de sinteză implică tehnologii analogice care creează o serie de sunete diferite datorită variației duratei și intensității boabelor. Rezultatul obținut este exploatat în domeniul muzical și creează efecte speciale, cum ar fi întinderea timpului , împrăștierea audio și morfarea .
  • Sinteza subtractivă este utilizată în electronica analogică pentru producerea tonurilor și este capabilă să genereze armonici prin diferite operații de filtrare; în general, se bazează pe prezența formelor de undă generate de mișcarea unui oscilator și a unui filtru care selectează frecvențele pentru a obține o variație neîntreruptă a acestora. În câmpul digital, această sinteză are nevoie de un algoritm care reduce calculele necesare realizării timbrului și capătă proprietăți diferite în comparație cu cele ale sintezei analogice. [3] Tranziția de la analog la digital a diminuat, de asemenea, utilizarea acestei metode de sinteză.
  • Sinteza prin modulare de frecvență (FM) este o tehnică de sinteză, utilizată în primele sintetizatoare digitale, pentru care au fost date două oscilatoare sinusoidale, unul numit purtător cu frecvența p și celălalt numit modulator cu frecvența m, un spectru sonor rezultat format din frecvențe p + km cu numărul întreg k variind între -I și + I. Indicele de modulație I este dat de împărțirea dintre d (derivarea frecvenței purtătoare maxime) și m (frecvența de modulare). Indicele ne permite să înțelegem din câte părți este compus spectrul rezultat, în timp ce coeficientul de p / m definește tipul de spectru obținut. În consecință, variația temporală a lui I are ca rezultat producerea de sunete complexe care pot fi modificate în timp.
Primul model audio echipat cu un modulator de frecvență

Modele de sursă și semnal

Modelele sursă reproduc aspectul concret al sursei sonore pentru a reduce cantitatea de biți / secundă necesară pentru transmiterea informațiilor muzicale. Modelele de semnal sunt dinamice, diseminate și reglementate prin metoda de eșantionare. Aceste modele efectuează două acțiuni diferite: generarea de sunete, condiționată de deciziile grafice ale compozitorului; simularea sunetelor, realizate de instrumente muzicale tipice.

Diferența dintre modelele sursă și de semnal constă în abilitatea diferită de a exploata criteriile de control corespunzătoare mișcărilor făcute de muzician cu propriul instrument. Astfel, în timp ce modelul simulează sunetele produse de instrumentul muzical, muzicianul își îmbină cunoștințele tradiționale despre muzică cu capacitatea de a juca sursa potențială.

Studiile și cercetările făcute pe modele provin din încercarea de a reduce fluxul de informații necesare pentru a transmite vorbirea. Acest tip de investigație a făcut posibilă evidențierea proprietăților sunetelor emise în vorbire și a produs unul dintre primele modele fizice. Fiecare model fizic este caracterizat de relația care se stabilește între un excitator, motiv pentru care un sunet poate varia în ton și durată și un rezonator, astfel încât, cu diferite tehnici, o sinteză eficientă a cântării unei piese muzicale să poată fi obținut [4] .

Există și alte tipuri de modele legate de sinteza sunetului: atunci când relația unui model este garantată de o succesiune de ecuații diferențiale, obținute din fragmentarea schemei fizice în componente, vorbim de modele mecanice; atunci când un sistem fizic este împărțit în constituenți izolați, modelul este făcut pentru sinteza modală , fundamental pentru teoria sistemelor; ultimele tipuri de modele se numesc ghiduri de undă caracterizate printr-o natură de calcul complexă și reprezentate de aspecte fizice care evidențiază întreruperile.

Prelucrarea digitală a semnalului

Procesarea digitală a semnalului (DSP), în italiană „procesare digitală a semnalului”, este un proces care permite observarea și afișarea în timp real a sunetului eșantionat și prelucrat pe procesoare speciale numite Procesoare digitale de semnal , realizate la sfârșitul anilor '80 . La scurt timp, acestea au fost înlocuite de calculatoare personale pentru eficiența și simplitatea lor mai mare în procesare.

În multe domenii ale științei și tehnologiei, semnalele sunt procesate pentru a facilita extragerea informațiilor. Prin urmare, dezvoltarea sistemelor de procesare a semnalului a devenit foarte importantă și a permis transformarea unui semnal în altul considerat mai de dorit decât cel original.

Se poate distinge o mare varietate de sisteme:

  • Sistemele de timp continuu sunt descrise prin ecuații diferențiale de formă complexă pentru care intrările și ieșirile sunt semnale care transmit informații care variază în timp.
  • Sistemele cu timp discret sunt descrise prin repetarea funcției în care intrările și ieșirile sunt semnale caracterizate de valențe discrete în timp.
  • Sistemele analogice urmează tendința cantității pe care o reprezintă și au intrări și ieșiri ca semnale analogice.
  • Sisteme digitale care au intrări și ieșiri ca semnale digitale : Procesarea digitală a semnalului se ocupă de modificările semnalului care sunt considerate discrete în ceea ce privește amplitudinea și timpul.

Procesarea sunetului este realizată de programe care implementează o schimbare a semnalului: lungimea unui sunet poate fi modificată cu metode similare adoptate pentru a varia tonul sunetelor.

Modificările în ton și durata sunetului sunt legate de gama timbrului, astfel încât un sunet să devină mai acut sau mai grav în funcție de dinamica cu care se confruntă. Modurile de sinteză a sunetului pot varia tonul indiferent de durata sunetului. Unele dintre ele pot fi enumerate:

  • PV [ neclar ] examinează sunetul grație secvenței transformărilor Fourier într-un interval de timp scurt (STFT, Transformarea Fourier în scurt timp); în plus, este capabil să sintetizeze un sunet eterogen din două sunete de pornire prin sinteză încrucișată .
  • LPC-ul este generat pentru codificarea informațiilor transmise oral și oferă multiple oportunități pentru procesarea sunetului: conform acestui proces, sunetul este rezultatul unei operații de excitație dată de corzile vocale și semnalul său este influențat de modificările unei părți a cavitate bucală numită tract vocal. Prin urmare, momentul analizei este important în identificarea unor proprietăți generale ale sunetului care pot fi modificate (înălțime, zgomot, frecvență).

Modificările în ton și durata sunetului sunt legate de gama timbrului, astfel încât un sunet să devină mai acut sau mai grav în funcție de dinamica cu care se confruntă. În practică, sunetul și semnalul sunt schimbate în frecvență datorită modulației care face ca sunetele să fie armonice, apoi datorită fenomenului de granulare, porțiuni de sunet sunt luate în așa fel încât să amplifice semnalul până la convoluția pentru care se produce întreg.spectru sonor de două sunete.

MIDI și sisteme de performanță

Sistemul MIDI este un protocol de comunicație serială pe 8 biți cu o viteză de transmisie de 31 250 biți / s, conceput pentru a codifica sunetele produse de o tastatură electronică sensibilă la atingere pentru a le transmite în timp real către alte dispozitive [5]

Tastatura electronică numită tastatură principală este legată de un sintetizator ( expansor ) și de un procesor în care acționează un program numit secvențiator , care înregistrează sunete și muzică cu o anumită întârziere comparativ cu timpul stabilit pentru execuție. Pentru transmiterea informațiilor muzicale digitalizate, se utilizează un format de stocare și schimb de piese muzicale numit Standard Midi File (SMF). În ciuda încetinirii și insuficienței sale în unele procese de codificare, MIDI reprezintă o etapă de progres tehnologic strâns legată de evoluția și îmbunătățirea dispozitivelor electronice. Un sistem tehnologic este transformat într-un instrument muzical pentru a obține o piesă cu criterii de control care, reduse și cu multe funcționalități, facilitează înțelegerea mediului de joc și intrarea operațiunilor esențiale esențiale. Pentru a observa și a afla despre sunetele codate de MIDI, se adoptă medii interactive multimodale (AMI) care, legate de conceptul de spațiu activ, reprezintă sisteme capabile să noteze proprietățile comportamentale ale utilizatorilor la mai multe niveluri de detaliu și sensibilitate, astfel încât acestea intră în relație cu lumea reală extinsă și complexizată de tehnologie. [6]

MIDI este foarte important pentru industria instrumentelor muzicale de calculator și are o gamă și o aplicație universale, fiind utilizat și în multe domenii legate de modă și divertisment.

Notă

  1. ^ Alvise Vidolin, Music informatics , on Treccani , Institute of the Italian Encyclopedia, 2000. Accesat la 28 august 2020 .
  2. ^ Ce este muzica pe computer , la csounds.com . Adus pe 12 iunie 2020 .
  3. ^ Sunet subtractiv , pe Suonoelettronico.com . Accesat 24 august 2020.
  4. ^ Sinteza pentru modele fizice , pe Acoustics.org . Adus pe 24 septembrie 2020.
  5. ^ „MIDI: Ce este și cum funcționează” , pe v3recording.com . Adus pe 27 august 2020 .
  6. ^ "CAMERA LOGO-MOTOR. UN MEDIU MULTIMODAL INTERACTIV PENTRU PREDAREA COPIILOR ÎN SITUAȚIA MULTI-DISABILITĂȚII ( PDF ), pe thesis.cab.unipd.it . Accesat la 27 august 2020 .

Bibliografie

  • Alvise Vidolin, Muzică informatică , pe Treccani , Institutul Enciclopediei Italiene, 2000. Adus pe 28 august 2020 .
  • Alan V. Oppenheim Ronald W. Schafer, „Prelucrarea digitală a semnalului”, p. 7-8, Prentice-Hall, New Jersey, 1974.

Elemente conexe