🍭 👩🏾 🚔 Desenvolvimento de música por computador 💏 ♉️ ⛩️

Os computadores estão intimamente ligados às nossas vidas, são usados em todos os tipos de áreas de atividade e vida humana, ampliam capacidades, simplificam bastante o trabalho. Com sua ajuda, as pessoas inventam novas tecnologias, progridem na ciência, aprendem espaço e fazem muitas descobertas úteis e importantes. Da mesma forma, o uso da tecnologia da computação afetou o desenvolvimento da arte. Em particular, o surgimento da música eletrônica.

Raymond Kurzweil, um jovem engenheiro, inventor e futurologista americano, tem uma abordagem inovadora de design. Ele criou uma máquina de leitura para cegos. Foi baseado em um método que permite ao dispositivo ler quase qualquer documento impresso. Nas aulas de ciência da computação, Kurzweil enfrentou uma tarefa bastante difícil no campo da inteligência artificial. Ele estava tentando descobrir como programar um computador para que ele pudesse captar pontos comuns em diferentes versões do mesmo objeto? A capacidade de reconhecer imagens, entre outras coisas, deu ao computador a capacidade de reconhecer letras impressas, independentemente da fonte.

Raymond Kurzweil

Naquela época, já existia um sistema de reconhecimento de letras, usado desde o final dos anos 50, quando os bancos começaram a usar "tinta magnética" para escrever números em cheques pessoais. Mas apenas fontes estilizadas eram adequadas para trabalhar com o leitor. Em um sistema universal de leitura de texto, era necessário o reconhecimento de até 300 das fontes mais comuns de várias formas e tamanhos, independentemente da textura, cor do papel, pontos, manchas, etc.

Em 1973, Kurzweil começou a desenvolver uma máquina de leitura. Ele reuniu uma equipe de especialistas da Universidade de Harvard, escolhendo todos os campos de conhecimento possíveis - da programação e mecânica à filologia e pedagogia. A empresa formada não tinha fundos, jovens desenvolvedores amontoados em um dormitório. No entanto, após um ano e meio, o público foi presenteado com um modelo de trabalho de uma máquina de leitura. E um ano depois, a primeira amostra comercial foi colocada à venda, ganhando imediatamente reconhecimento universal.

Versão pessoal da máquina de leitura

Inspirado pela música

Um dos primeiros proprietários do carro foi o famoso músico e cantor de rock Stevie Wonder, cego de nascença. Ele ficou tão impressionado com o desenvolvimento que visitou pessoalmente o inventor. A amizade começou entre eles, o que serviu de ponto de partida para novas invenções. Wonder colocou uma tarefa mais difícil para Kurzweil e introduziu uma série de sugestões e correções úteis para melhorar a máquina de leitura.

Em 1982, a Wonder propôs a invenção de outro dispositivo - um instrumento eletrônico que pudesse reproduzir com precisão os sons de um piano ou qualquer outro instrumento musical. Os sintetizadores de música eletrônica existentes pareciam ao músico não perfeitos em termos de beleza e complexidade do som. E apesar do fato de Kurzweil estar pouco interessado em música, ele decidiu tentar criar um dispositivo inovador.

Stevie Wonder

Kurzweil abriu uma nova empresa - Kurzweil Music Systems (KMS), e Stevie Wonder se tornou sua consultora musical. Exatamente dois anos depois, a empresa criou o primeiro sintetizador digital Kurzweil250 do mundo - que é um tipo de computador especializado.

O Kurzweil250 armazenava em sua memória fragmentos digitalizados de sons de instrumentos ao vivo e também possuía um teclado extraordinariamente sensível à velocidade de pressionar as teclas. O sintetizador possuía uma síntese sonora excepcionalmente alta, que mesmo nas audições de teste, os pianistas profissionais dificilmente distinguiam a diferença de som entre o dispositivo e o piano de cauda. Mas o mais surpreendente foi a arquitetura do sintetizador. De fato, ele executava as funções simples de um processador de sinal digital sintonizável, que permitia um controle extremamente preciso de todos os parâmetros do caminho do som virtual.

Sintetizador Kurzweil250

Muito rapidamente, o KMS se tornou o líder em síntese digital, e o Kurzweil250 substituiu quase completamente os sintetizadores analógicos. A invenção de Kurzweil se tornou popular e as vendas de sintetizadores digitais cresceram cinco vezes nos últimos anos. A empresa desenvolveu novos modelos de ferramentas, melhorando a qualidade e diminuindo os preços. Obviamente, grandes empresas concorrentes são ativadas imediatamente, mudando para a síntese digital. No entanto, os sintetizadores Kurzweil assumiram firmemente uma posição de liderança nas classificações de músicos.

Wonder e Kurzweil por trás do sintetizador Kurzweil

História do desenvolvimento de instrumentos musicais eletrônicos

1897 . . 200 , 19 . . 145 -. , , , . 40-4000 .

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Marca RCA do sintetizador

Nos anos 50, surgiram os primeiros sintetizadores programáveis - RCA Mark I e Mark II. Eles foram desenvolvidos e criados pelos engenheiros Harry Olson e Herbert Belar, da RCA Princeton Lab. Os desenvolvedores foram baseados nos princípios e leis da teoria fundamental da transferência de informações descrita no artigo pelo matemático, engenheiro e criptografador Claude Shannon ("Teoria da Comunicação Matemática"). Em 1950, eles lançaram seu relatório de pesquisa, no qual propunham o uso de métodos matemáticos para criar música.

Externamente, os sintetizadores RCA Mark eram como computadores da época - lâmpadas e fios eletrônicos ocupavam uma sala inteira. Mas, de acordo com o princípio da ação, eles se assemelhavam a uma versão eletrônica de um "piano mecânico" controlado por códigos binários digitados em uma larga fita de papel. Como um computador, o sintetizador usava um rolo de fita perfurada como memória, que armazenava informações sobre as configurações de blocos eletrônicos no momento da extração de um som.

O sintetizador RCA Mark I foi exibido ao público em 1955.

O RCA Mark I totalizou 12 osciladores de tubo (um para cada nota de oitava) e um grande número de filtros de frequência, divisores, moduladores, ressonadores, que permitiram teoricamente receber um número infinito de sons. Na prática, ele sintetizou facilmente sons inéditos sobrenaturais, mas não conseguiu imitar, por exemplo, transições suaves de violino ou trombone de nota para nota.

A RCA Mark I foi seguida pela Mark II com um número dobrado de osciladores, polifonia de quatro notas e usando fita magnética para armazenar informações.

Compositores: Milton Babbitt, Peter Mosey, Vladimir Usachevsky no fundo do sintetizador RCA Mark II (1958)

Uma das obras mais famosas criadas na RCA Mark II foi a obra de "Time Enconium", de Charles Vuorinen (pela qual o compositor recebeu o Prêmio Pulitzer em 1970). A Mark II poderia teoricamente ser produzida em massa para estúdios de música eletrônica, se não fosse por seu tamanho e preço.

Sintetizador soviético ANS

O inventor soviético e coronel da artilharia, Yevgeny A. Usachev, em 1958, desenvolveu o primeiro sintetizador soviético (instrumento musical óptico fotoeletrônico) ANS. O instrumento foi nomeado em homenagem ao compositor russo Alexander Nikolaevich Scriabin. Vale ressaltar que o desenvolvedor usou tecnologias de síntese completamente diferentes das americanas. No SNA, foi utilizado o método de síntese foto-óptica e foram apresentadas possibilidades muito interessantes, como armazenamento de informações em mídia removível.

Murzin no processo de trabalho no sintetizador ANS

O princípio de operação do dispositivo foi baseado no método de gravação de som óptico usado no cinema. Na gravação óptica, o sinal sonoro controlava o fluxo luminoso, criando uma faixa iluminada de largura ou densidade variável no filme. Para reproduzir o fonograma óptico, foram utilizadas uma fonte de luz e uma fotocélula, entre as quais um filme foi esticado. Uma mudança no brilho do fluxo de luz ao passar através de um filme causa uma mudança na corrente através da fotocélula. O sinal elétrico recebido é amplificado e reproduzido através do alto-falante.

Um exemplo de gravação de sons no ANS

O ANS era um pouco de RAM, tornando-o especialmente semelhante aos sintetizadores modernos. O sintetizador foi apreciado pelos compositores da época. Ao som do ANS na tela, o público assistiu Eva Braun e Hitler se matarem no épico do filme de Yuri Ozerov, “Liberation” (1972). Este instrumento deu uma caracterização sonora aos heróis do desenho animado soviético "Mowgli". Juntamente com os compositores Sofia Gubaidulina, Alfred Schnittke, Edison Denisov e outros, um registro inteiro foi gravado, onde eles, usando o sintetizador ANS, encontraram novas abordagens para a criação de desenhos animados. Mas nenhum outro sintetizador existente foi capaz de recriar essa paleta de sons.O ANS também foi usado pelo líder da música eletrônica soviética, Eduard Artemyev, para escrever a trilha sonora do famoso filme de Andrei Tarkovsky “Solaris” (1972).

O sintetizador ANS está no Museu Glinka, Moscou

Música matemática

A música eletrônica criada por sintetizadores analógicos foi gradualmente introduzida na cultura popular. E, junto com isso, foram realizadas experiências usando computadores digitais para tais fins.

No final dos anos 50, o engenheiro americano Max Matthews estava envolvido no estudo da síntese artificial de voz. Ele gostava de tocar violino e podia apreciar a possibilidade de aplicar o conhecimento adquirido em informática na música.

Em 1960, juntamente com uma equipe de desenvolvimento, Matthews criou o primeiro programa de música para computador do mundo, o MUSIC-N, através do qual um computador sintetizou vários sons. O programa de estréia foi a peça Variations in Tone, executada apenas algumas vezes na frente de uma audiência relativamente estreita.

A equipe de Matthews começou a melhorar a MUSIC-N. Em 1961, eles gravaram um disco intitulado "A música da matemática" e o enviaram por um músico autoritário para avaliação da qualidade. Mas essa inovação não causou muito entusiasmo entre a comunidade musical.

Max Matthews no trabalho

Matthews foi além e, em 1969, criou o programa MUSIC-V, que transformou um grande computador universal (como o IBM System / 360) em um instrumento musical. O programa compôs uma peça musical em duas etapas. Primeiro, era necessário fazer uma descrição matemática das características dos instrumentos que o computador precisava para simular. Depois disso, uma pontuação foi registrada conectando as partes dos instrumentos simulados. Além disso, todas as informações foram traduzidas em números binários que representam as frequências e amplitudes dos sons musicais. O computador estava envolvido no processamento dos números obtidos, recebendo novos que compunham o arquivo de som gravado em fita magnética. O registro pode ser modificado. O músico teve a oportunidade de ouvir sua composição.Para fazer isso, o computador encontrou o arquivo desejado e, após a leitura, transmitiu sinais binários para um conversor digital-analógico conectado a um amplificador.

Embora o sistema fosse notável em termos de energia, ele funcionava bem devagar. Por exemplo, para sintetizar uma frase musical com duração de 1 segundo, um grande número de cálculos foi realizado. O compositor precisava inserir todos os parâmetros de sua composição em um computador. Depois disso, ele teve que esperar (às vezes por horas) até que a gravação magnética estivesse pronta para ouvir.

Sino de laboratório

Nem tudo no trabalho de Matthews correu bem, houve dificuldades (lentidão do trabalho, clareza de som etc.) com as quais a equipe de desenvolvimento nem sempre conseguiu lidar. Apesar disso, experimentos pioneiros no campo da música e do computador atraíram a atenção de jovens compositores. Nos anos 60, Matthews foi cada vez mais visitado por músicos. O uso do programa MUSIC-V não exigiu o fornecimento de som gerado por dispositivos analógicos, e os compositores abriram espaço ilimitado para a criatividade. Eles poderiam inventar qualquer coisa.

Uma das conquistas significativas foi o pacote de software MUSIC4 para síntese musical. Este programa era uma versão estendida de projetos anteriores, escritos por Matthews para tocar música por computação digital direta. As gravações podiam ser ouvidas convertendo as amostras em som usando um conversor digital-analógico (DAC).

MUSIC4 permitiu ao programador inserir a partitura (edição musical) como um arquivo de texto. Houve dicas com a característica "instrumento musical", que é um algoritmo de software. Algumas ferramentas foram fornecidas no pacote de software, mas o programador pode adicionar novas usando o código Fortran.

Matthews como professor na Universidade de Stanford (1988)

Por design, o pacote não se destinava à geração direta de música, ao contrário dos modernos instrumentos eletrônicos portáteis de teclado. Em vez disso, todas as músicas ou partes musicais foram codificadas e processadas como um arquivo digital em um disco ou fita contendo um fluxo de amostras. Antes do advento do mecanismo econômico de gravação de som digital no final dos anos 80, as amostras eram normalmente enviadas ao DAC e gravadas em uma fita analógica.

Posteriormente, o MUSIC4 foi transformado por Godfrey Wingham e Hubert Howe em MUSIC4B e depois em MUSIC4BF (o programa de computador CSound foi desenvolvido com base).

Síntese FM Chowning

Outro pioneiro na música eletrônica foi o compositor americano John Chowning. Ele foi inspirado pelo trabalho de Matthews e mergulhou no estudo da tecnologia da computação. O compositor tornou-se um convidado frequente no laboratório de inteligência artificial da Universidade de Stanford. Durante os experimentos, Chowning descobriu que a partir de dois sinais simples (um dos quais era o portador e sua frequência foi modulada pelo segundo sinal), era possível criar vibratos razoavelmente rápidos que reproduziam tons harmônicos ou inarmônicos complexos. O algoritmo é chamado de "síntese de modulação de frequência" ou síntese de FM (1967).

John Chowning

A técnica de modulação de frequência de FM foi realizada pelo compositor no campo da recepção de rádio. Utilizando uma implementação em computador, permitiu a síntese de espectros dinâmicos extremamente complexos que podiam ser controlados com meios simples e baratos. A criação da síntese FM foi de grande importância para os músicos, abrindo-lhes um novo mundo de mudanças variáveis e configurações de som. A síntese poderia ser usada para produzir réplicas digitais de alta precisão de instrumentos reais.

Composição eletrônica do Turenas

Em 1972, foi criada a primeira composição eletrônica do Turenas, que incluía uma ilusão sonora. Pela primeira vez, foi utilizada uma técnica avançada de síntese de FM, juntamente com o movimento do som no espaço ao redor do ouvinte (360 graus).

A síntese FM tem sido usada em muitos instrumentos musicais eletrônicos. Em 1974, a Yamaha, uma empresa japonesa de sintetizadores eletrônicos analógicos, elogiou as possibilidades da síntese digital de FM e até adquiriu uma licença para usar o desenvolvimento. Em 1983, foi lançado o primeiro modelo do sintetizador DX-7, que utilizava a síntese FM. O DX-7 possuía 6 geradores de tons (operadores), que podiam ser conectados usando 32 métodos (algoritmos). Possuindo o conhecimento correspondente no campo da síntese FM diretamente no sintetizador, foi possível criar novos sons. O DX-7 também tinha um painel para conectar um cartucho de memória - isso permitiu expandir o número original de sons. Os especialistas da empresa investiram muito esforço e dinheiro para tornar o sintetizador o mais alta tecnologia possível.

Yamaha DX7 Sintetizador

A Yamaha continuou produzindo sintetizadores, transformando e melhorando modelos, tornando-se mais compactos, versáteis e baratos. Dotados de mais memória e software mais sofisticado, os sintetizadores de música digital tornaram-se computadores especializados.

Caneca sintetizador Robert

No final dos anos 60, o inventor e empresário americano Robert Moog desenvolveu o primeiro sintetizador de teclado comercialmente bem sucedido do mundo, Moog. Ele também ficou famoso por ter montado independentemente theremin (desenvolvimento do inventor soviético Lev Sergeyevich Theremin).

Mug começou a desenvolver seu sintetizador no Princeton Center da Columbia University. Juntamente com o compositor Herbert Deutsch, ele criou um gerador eletrônico controlado por tensão, além de um gerador de envelopes ADSR e outros módulos. Depois disso, cadeias adicionais foram adicionadas e o sintetizador estava pronto para produção.

Robert Moog no fundo de um sintetizador

Em 1964, foi realizado um congresso de engenheiros e cientistas que trabalhavam com equipamento musical profissional, onde foi apresentado o sintetizador de teclado modular Moog, controlado por tensão. Em 1969, Mug recebeu uma patente para o filtro passa-baixo que ele inventou.

A ferramenta não estava em grande demanda. O fato é que poucas pessoas tiveram uma idéia de como a maioria dos módulos sintetizadores funciona. E, portanto, os primeiros compradores foram compositores-experimentadores, bem como universidades com capacidade técnica para entender o sintetizador. Sim, e o sintetizador Moog era bastante caro (de US $ 30.000).

O sintetizador alcançou sucesso inesperado em 1968, quando Wendy Carlos (outrora Walter Carlos) lançou seu álbum Switched on Bach, uma coleção de peças clássicas tocadas no sintetizador modular Moog. O álbum não deixou ninguém indiferente. Músicos experientes e compositores de vanguarda viram o uso de um sintetizador no álbum apenas como um simulador de instrumentos reais. "Switched on Bach" foi incrivelmente apreciado e esgotou muito rapidamente. E, é claro, ele glorificou o sintetizador Moog.

Wendy Carlos

Nos anos seguintes, a empresa Muga criou outros modelos de sintetizadores, também chamados Moog. Basicamente, eles foram chamados de "Sistemas Modulares".

Captura de movimento em coreografia

Nos anos 80, os esforços conjuntos de coreógrafos e cientistas da computação ajudaram a desenvolver um sistema que capta os principais passos e movimentos da dança. Tom Calvert, um cinesiologista e técnico biomédico, foi um dos primeiros a começar a experimentar combinando gráficos de computador com um sistema de notação coreográfica. Ele consertou resistores em si mesmo para contar e digitalizar seus próprios movimentos.

Nas primeiras etapas, o programa simulou uma dança na tela usando um boneco, executando em ritmo real os comandos de notação coreográfica modificados que foram inseridos no teclado. Mas com o advento de recursos computacionais mais poderosos, os recursos animados se expandiram. A imagem na tela parecia profundidade, nitidez. Foi possível mudar a pose da figura simplesmente digitando comandos no teclado, como "vire a cabeça", "levante a mão" etc. Combinações mais complexas de movimentos exigiam a entrada de todo um conjunto de comandos.

Movimentos na tela do computador

Calvert continuou a trabalhar na melhoria do sistema. Ele queria ter certeza de que você poderia ficar sem um teclado para controlar movimentos. Para fazer isso, eles usaram goniômetros que foram presos às articulações do dançarino. Os dispositivos enviaram sinais elétricos para o computador através de um conversor analógico-digital, fazendo com que a figura na tela repetisse as poses do dançarino.

De fato, o sistema desenvolvido por Calvert era muito semelhante à captura de movimento moderna, cuja tecnologia é amplamente usada na indústria de jogos, animação e criação de efeitos especiais.

Desenvolvimento de música por computador