Об одном подходе к созданию алгоритмической и автоматической композиции

Под алгоритмической композицией (далее - А.К.) принято понимать композиторскую технику [1], в которой в том или ином виде применяются формализованные методы организации звукового пространства, а также сами музыкальные произведения, созданные такой техникой.

Автор ставит перед собой целью исследовать, описать и, самое главное, воплотить в конкретном программном обеспечении и автоматически созданных им работах, некий частный случай А.К., который в рамках данной работы мы будем называть автоматической композицией и, там, где это не ведёт к путанице, также А.К.

О каком частном случае идет речь?

Если рассматривать А.К. с точки зрения возможности её полной автоматизации, то даже беглый обзор того, что на сегодняшний день нам известно под названием А.К. -- будь то теоретические исследования (наиболее полный их обзор, известный автору, есть в [1]), или готовые образцы музыкальных произведений, -- в основном представляет собой технику имитации существующей "неалгоритмической музыки". Кажется очевидным, что при таком подходе решается задача именно моделирования деятельности человека-композитора, а не создания нового способа организации звукового пространства.

Несмотря на то что, к технике алгоритмической композиции за последние сто лет интерес не угасал, как в рамках академической музыки (работы Яниса Ксенакиса и алеаторика в целом, компьютерные "проекты" Готтфрида Кёнига, "In C" Терри Райли, акусматическая музыка и т.п.), так и внутри математического и инженерного сообщества (ранние опыты автоматической композиции на ламповых вычислительных маших относятся еще к 60-м годам прошлого столетия, например, "Уральские марши" Рудольфа Зарипова [2]), развитие вычислительных возможностей, похоже, всё больше даёт крен в сторону искусственного интеллекта, и, соответственно, в сторону построения имитаторов уже существующей музыки и техник [1, 3]. Не исключено, что именно построение качественного имитатора человека-композитора и является главной негласной целью работ в области А.К., хотя утверждать об этом наверняка нет достаточных оснований.

В свободном доступе в сети можно встретить большое количество программ, предлагающих построить в автоматическом режиме композицию в заданном стиле, ритме, размере, тональности. На выходе, как правило, получается именно то, что предполагалось пользователю выбрать перед автоматической генерацией, а именно -- произвольная автоматически скомпилированная композиция, выстроенная по традиционным канонам того или иного стиля, с разной степенью эстетической привлекательности и новизны. В любом случае, итоговое нечто представляет собой в первую очередь результат, по которому можно судить о качестве заложенных в программное обеспечение моделей творческого процесса и стиля.

В рамках нашей работы мы ставим перед собой задачу уйти от создания техники имитации традиционной (созданной неалгоритмическими способами) музыки в пользу подходов, основанных на немузыкальных принципах, но при этом имеющих с музыкой ряд общих черт.
Приведем эти черты в виде положений, на которых будет основан наш подход.

1. Музыка -- это временной процесс; она требует времени для своего существования и идентификации. Музыка основана на физическом явлении, называемом звуком, которое также явлется временным процессом. Музыкальное произведение является изменением известных величин во времени -- высоты звука, его длительности, тембра и т.п. Таким образом, одним из принципов, положенных в основу рассматриваемого подхода, является создание некоего процесса, существующего (изменяющегося) во времени.

2. Этот процесс должен быть формализуем, т.е. должен существовать некий формальный язык для его описания. Описание процесса на этом языке функционально эквивалентно нотной записи традиционной музыки и, так как конечной целью является именно создание музыкального произведения, результат работы процесса может быть переведен в музыкальную нотацию.

3. Процесс должен быть параметризуемым. То есть должен обладать набором собственных свободно выбираемых параметров, которые позволяют порождать разные экземпляры процесса. Это требование соответствует тому, что музыкальные произведения идентифицируются, так как чем-то различаются между собой: тональностью, ритмом, размером, фактурой и т.п.

4. Процесс должен быть соизмерим с человеком, с его возможностями воспринимать этот процесс как временной, то есть:
- он должен быть конечным;
- изменения состояния процесса (фазовые переходы) должны быть соизмеримы со временем, в котором живет человек. Процесс не должен быть слишком быстрым, но и слишком медленным.
- изменения состояния процесса (фазовые переходы) должны быть такими, чтобы эти изменения воспринимались человеком. Малое, равно как слишком большое количество изменений на единицу времени, может не быть воспринято человеком именно как изменения этого процесса.

5. Для данного процесса должна быть определена возможность отображения его состояния на звуковое пространство.

Из данных положений вытекают такие следствия.

1. Основанный на этих положениях подход исключает человека-композитора из процесса создания музыки, так как изменение звука во времени в рамках создаваемого таким подходом музыкального произведения подчинено закономерностям процесса. Это изменение вычисляемо, то есть принципиально предсказуемо с заданной точностью, если параметры процесса заранее известны. Исключение человека из процесса композиции -- неотъемлемый атрибут "автоматической композиции", что следует хотя бы из её названия.

2. Соответственно, исключается из процесса создания композиции, такое понятие, как замысел -- качество, присутствующее в музыке именно благодаря человеку-композитору. Замысел замещен формальной закономерностью, положенной в основу процесса.

3. Результат работы механизма, основанного на таких положениях — будем называть этот результат материалом, чтобы отделить от термина «музыкальное произведение» — предстаёт как формально описанный процесс, перенесённый в звуковую среду. Свойства, качества этого материала определяются свойствами и качествами этого процесса.

Таким образом, в основу автоматической композиции положено понятие процесса, который имеет те же обобщенные свойства, что и музыкальное произведение, и, следовательно, является его аналогом с точки зрения этих свойств, но в области своего формального языка. Задача автоматической композиции как подхода -- описать такой процесс и перевести результаты его работы в звуковую плоскость.

Особо отметим следующее. Процесс, о котором мы говорим, не является в каком-либо смысле моделью "традиционного" музыкального произведения. Это самодостаточная сущность, описанная на адекватном этой сущности языке, имеющая собственные закономерности и правила развития во времени. Однако, мы акцентируем внимание на тех общих свойствах, которые характерны как для этой сущности, так и для "традиционного" музыкального произведения в общетеоретическом смысле. Это даёт нам основание говорить о принципиальной возможности получения в результате работы процесса материала, который ввиду общих с музыкой свойств, заложенных в природу этого процесса, также может рассматриваться как музыка, пусть даже и в каком-то специальном смысле.

Второй важный момент. Набор положений 1-5 не является исчерпывающим и может быть дополнен и уточнен. Но при этом важно, чтобы эти положения, описывающие наиболее общие свойства процесса, не обращались к понятиям традиционных композиторских техник, так как в этом случае описание процесса будет представлять собой модель этих композиторских техник, то есть их имитацию, что противоречит поставленной выше задаче. Традиционные понятия элементарной теории музыки применимы для анализа получаемой таким способом музыки, но они никак не задействованы при её создании. Процесс "слеп" к музыкальной терминологии, его "музыкальность" определяется только общими с музыкой чертами (положениями 1-4), а также принципиальной возможностью представить его результат в виде звукового комплекса (положение 5).
Вернемся к положению №5. Оно предполагает существование, как минимум, двух видов процесса. Дадим им определения.

Аудиоформатный процесс -- это процесс, выходной материал которого представляет с заданной точностью звук или звуковой комплекс. Например, P(t) = sin (2 * pi * t * 420 / Fs), 0 <= t <= Fs -- это аудиоформатный процесс, выходная информация которого представляет собой звук "ми" первой октавы длительностью одну секунду, с точностью, определяемой частотой дискретизации fs. Для такого процесса не требуется специальная функция отображения, т.к. выходная информация процесса уже является звуковым пространством. Будем говорить, что такой процесс порождает аудиозапись

Композиционный процесс -- это процесс, выходной материал которого представляет собой текст (композицию слов) на формальном языке. Этот текст, в свою очередь, может представлять также звук (пример -- нотная запись), но он не эквивалентен ему с заданной точностью. Пример композиционного процесса -- цифровой конечный автомат, генерирующий последовательность нот. Для того, чтобы обратить эту последовательность в звук, её нужно сыграть. Конкретный звук в этом случае будет зависеть как от выбранного инструмента, так и от особенностей акустической среды и средств фиксации звука на физическом носителе. В этом случае будем говорить, что такой процесс порождает композицию. Процедура отображения на пространство звуков здесь точно такая же, как и для музыки в традиционном понимании, так как с точки зрения последней такой процесс порождает технически эквивалентный материал -- музыкальную нотацию или её аналог.
Очевидно, что получаемый с помощью основанного на изложенных принципах подхода (мы принципиально избегаем термина "композиторская техника", т.к. композитор исключен из процесса создания произведения) материал -- аудиозапись или композиция -- может существенно отличаться от того, что мы ожидаем от произведения, называемого "музыкальным". Другими словами, автоматическая композиция как подход порождает как материал, который может быть сравним с музыкой, полученной с помощью иных техник, так и материал, не попадающий под такое сравнение.

Из банального с виду утверждения вытекают весьма неочевидные следствия.

1. Музыка, полученная с помощью автоматической композиции, может иметь характерные признаки, отличающие её от музыки, созданной с помощью иных (будем говорить -- традиционных) техник. Это значит, что отдельно взятая работа, выполненная методами автоматической композиции, может быть вполне отнесена к уже известным жанрам, например, минимализму. Однако, ряд таких работ уже обнаруживают общие черты, не характерные для того же минимализма.

2. При этом, не вступая в противоречие со следствием №1, эти же композиции обязательно обладают признаками, которые свойственны музыке других жанров -- например, упомянутому минимализму.

3. При этом, не вступая в противоречие со следствием №2, методы автоматической композиции могут не оперировать этими признаками, не вводить их в рассмотрение, и не обращаться к ним при создании музыкального материала.

Под признаками, упомянутыми в следствии №3, могут пониматься различные качества, свойственные "традиционной" музыке, например, понятия элементарной теории музыки.
На практике, если говорить уже о работах, выпускаемых под эгидой Djezmusic, эти следствия проявляют себя, например, так:
- алгоритмы dmbac не оперируют понятием "аккорд", однако, в получаемых с их помощью композициях аккорды могут присутствовать;
- в dmbac и orbag нет понятия "тема" (и, напомню, не может быть по определению, т.к. автоматическая композиция как мы обозначили выше, принципиально лишена замысла, то есть "программности"), но тем не менее, в структуре композиций некоторые мелодические комплексы могут быть распознаны как "тема";
- ни алгоритмы dmbac, ни orbag, не оперируют таким понятием, как "часть". Однако, при прослушивании может создаваться вполне отчетливое представление о структуре композиции, как о состояющей из частей. В некоторых композициях может быть обнаружена даже трехчастная структура с вступлением, основной частью и финалом, хотя ни один из порождающих алгоритмов не содержит в себе логики по созданию или выделению таких частей;
- во всех композициях dmbac можно проследить закономерности изменений в ритме, мелодических линиях и в их взаимосвязях внутри фактуры, и эти закономерности имеют объективный характер, который можно выразить формальным языком;
- композиции dmbac обнаруживают единство музыкального языка, причем этот язык имеет явно выраженную дискретную структуру с конечным количеством элементов-"слов".

Композиции orbag, ввиду специфики создаваемой этим механизмом музыки, больше похож на музыку, созданную неалгоритмическими способами. Упомянутая специфика же заключается в том, что уже существующие жанры -- нойз, эмбиент -- жанры, сами по себе максимально близки к принципам, положенным в автоматическую музыку, независимо от реально примененной техники композиции. И orbag, таким образом, представляет собой один из возможных инструментов создания именно такой музыки, а именно технику автоматической композиции, что, безусловно, не исключает дальнейшее развитие этого инструмента в сторону более уникальных по своей природе работ.
Таким образом,
- выше даны общие положения о формальном композиционном подходе, который порождает материал, по своей природе аналогичный "традиционной" музыке, но не равный ей в общем случае. Эта природа задается положениями 1-5 и может быть сколь угодно приближена к свойствам традиционной музыки, вплоть до максимального подобия, и реализуя таким образом задачу искусственного интеллекта имитации работы композитора. Наша же задача состоит в другом: мы умышленно отходим от музыкальных традиций с целью расширить диапазон создаваемого материала, чтобы получить результат "родственный" традиционной музыке, но не равный ему -- и, таким образом, в чем-то его расширяющий и дополняющий.
- введенные положения дают теоретическое основание для полной автоматизации этоого подхода и, как следствие, исключения композитора-творца из этой работы. Композитор в рамках рассматриваемого подхода заменён формальным процессом, а замысел -- закономерностями, автоматически проистекающими из свойств и начальных параметров этого процесса.
Таким образом, выше описана концепция, из положений которой вытекает создание того композиционного подхода, поиск которого мы ставили для себя в качестве задачи.

Существующие на сегодняшний день в рамках Djezmusic механизмы dmbac и orbag опираются на формальные конструкции, основанные именно на приведенной выше концепции. Эти механизмы реализуют два вида процесса, о которых мы говорили выше: dmbac -- композиционный, а orbag -- аудиоформатный. Принципиально этот факт не исключает появление новых механизмов, реализующие те же самые процессы, но с помощью принципиально иных подходов, равно как не исключается и выявление новых видов процессов, если положения 1-5 будут расширены или уточнены.

В заключение следует сказать также о том, что любой новый подход требует и специальных способов оценки полученных с его помощью результатов. Особенно, учитывая тот факт, что сформулированные положения 1-5 неявно постулируют отход от традиционных эстетических критериев оценки музыкального материала и, следовательно, требуют формулировки особых критериев. Данный вопрос ввиду его обширности будет рассмотрен в следующих публикациях.
Автор: Грудина Илья Алексеевич
Опубликовано: 29.01.2023
Ссылки
1) Nierhaus Gerhard, "Algorithmic Composition. Paradigms of Automated Music Generation" - Springer-Verlag/Wien, 2009
2) Зарипов, Р.Х., "Кибернетика и музыка" - М.: Наука, 1971
3) Зарипов, Р.Х., "Машинный поиск вариантов при моделировании творческого процесса" - М.: Наука, 1983