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gramophone2 - GRAMophone e' un generatore algoritmico per la composizione musicale.
gramophone2 [-c|-d] sourcefile [midifile]
In GRAMophone la generazione della musica viene realizzata tramite l'uso di due tipi di grammatiche formali: la grammatica regolare di Chomsky (o di tipo 3) per un approccio TOP DOWN alla composizione e una versione ridotta della grammatica di Lindenmayer per un approccio BOTTOM UP.
GRAMophone si basa in parte su un'idea di Jon McCormack, da cui riprende il concetto di virtual player (musicista virtuale). Il player e' associato ad una traccia MIDI ed e' responsabile per l'interpretazione delle istruzioni che gli vengono date, che nel caso generale significa suonare note (mandare messaggi MIDI). L'insieme dei player in GRAMophone forma l'orchestra, che esegue una compositione.
Un qualunque numero di player puo' essere impiegato in una composition, anche se le caratteristiche dell'hardware potrebbero fissare una limitazione sul numero.
Generalmente ogni player suona un proprio strumento e ciascuno ha un insieme differente di regole. Un singolo player e' caratterizzato da un insieme di parametri comuni a tutta l'orchestra e/o un insieme di parametri personali.
il tipo di grammatica utilizzata per la generazione (Chomsky o Lindenmayer);
il metronomo;
la misura;
il numero di iterazioni per il processo delle produzioni.
il tipo di grammatica utilizzata per la generazione (Chomsky o Lindenmayer);
lo strumento suonato;
il canale MIDI a cui e' associato;
il numero di iterazioni per il processo delle produzioni.
ottava
volume
durata
rilascio
Queste caratteristiche possono essere controllate parametricamente tramite la dichiarazione da parte di ciascun player di variabili ad esse associate. GRAMophone, infine, offre la possibilita' di generare musica in maniera non deterministica, sia con la grammatica di Chomsky sia con quella di Lindenmayer.
Di seguito viene riportata la piu' semplice composizione algoritmica che si puo' generare con GRAMophone, per introdurne i concetti fondamentali. Questa composizione genera semplicemente la nota LA e viene presentata sia con il metodo di Chomsky sia con quello di Lindenmayer.
composition "Give Me A" of "Schroeder" {
//this composition generates the A note with the Chomsky grammar
grammar chomsky
tempo 120
time_signature 4/4
%
player Schroeder {
instrument 0
%
@composition->A[,,,];
}
}
composition "Give Me A" of "Schroeder" {
//this composition generates the A note with the Lindenmayer grammar
grammar lindenmayer
tempo 120
time_signature 4/4
%
player Schroeder {
instrument 0
%
axiom->A[,,,];
}
}
LE PAROLE CHIAVE composition E of
Ogni composizione algoritmica deve iniziare con la parola chiave composition, a cui deve seguire una stringa (racchiusa tra doppi apici) con il nome della composizione. Di seguito e' richiesta la parola chiave of, a cui deve seguire un'altra stringa con il copyright del brano.
IL BLOCCO DELLA COMPOSIZIONE
Il blocco della composizione e' delimitato dalle parentesi graffe. e' suddiviso in tre sezioni: una sezione per la definizione dei parametri della composizione, una per la dichiarazione e la inizializzazione delle eventuali variabili globali e una sezione orchestra, dove si definiscono i vari player che "suoneranno" il pezzo. Le prime due sezioni sono separate dal simbolo %.
LA PAROLA CHIAVE player
Ciascun player si definisce tramite la parola chiave player, seguita da un identificatore.
IL BLOCCO DEL player
Il blocco del player e' delimitato dalle parentesi graffe ed e' diviso in tre sezioni: una sezione per la definizione dei parametri della traccia associata al player, una parte di dichiarazione e inizializzazione per le eventuali variabili locali del player e la sezione per le regole formali. Le prime due sezioni sono separate dal simbolo %.
COMMENTI
In GRAMophone, i commenti sono C-like: devono iniziare con la coppia di caratteri '/*' e devono terminare con la coppia di caratteri '*/'. Fra l'asterisco e la barra non devono essere inseriti spazi. Tutto cio' che si trova tra queste coppie di simboli verra' ignorato dal parser di GRAMophone. e' possibile definire anche intere linee di commento. Le righe di commento iniziano con il simbolo // e terminano alla fine della riga, come nel caso dei due esempi iniziali.
Sezione di definizione parametri della composition
grammar
resolution
iterations
tempo
time_signature
Questa sezione deve terminare con il simbolo %.
grammar
Questo parametro e' obbligatorio e definisce il tipo di grammatica che verra' usato per la generazione. Il tipo puo' essere chomsky o lindenmayer.
resolution
Questo parametro indica il numero di unita' di tempo per la durata di 1/4. Se omesso, verra' usato il valore di default 480.
iterations
Questo parametro indica il numero di iterazioni per la generazione. Ha un significato differente a seconda del tipo di grammatica scelto, come verra' spiegato in seguito. Se omesso, viene utilizzato il valore di default 1.
tempo
Questo parametro indica il metronomo della composizione. Se omesso, viene utilizzato il valore di default 120.
time_signature
Questo parametro indica la misura della composizione. Se omesso, viene utilizzato il valore di default 4/4.
Sezione di dichiarazione variabili globali della composition
Le variabili servono per controllare parametricamente gli attributi di una nota e verrano spiegate in seguito.
Sezione di definizione parametri del player
instrument
channel
iterations
Questa sezione deve terminare con il simbolo %.
instrument
0 Piano
1 Brite Piano
2 HammerPiano
3 Honkey Tonk
4 New Tines
5 Digital Piano
6 Harpsichord
7 Clavi
8 Celesta
9 Glocken
10 Music Box
11 Vibes
12 Marimba
13 Xylophon
14 Tubular Bell
15 Santur
16 Full Organ
17 Percussive Organ
18 BX-3 Organ
19 Church Organ
20 Positive
21 Musette
22 Harmonica
23 Tango
24 Classic Guitar
25 Acoustic Guitar
26 Jazz Guitar
27 Clean Guitar
28 Mute Guitar
29 Overdrive Guitar
30 Distorted Guitar
31 Harmonics
32 Jazz Bass
33 Deep Bass
34 Pick Bass
35 Fretless Bass
36 Slap Bass 1
37 Slap Bass 2
38 Syntethized Bass 1
39 Syntethized Bass 2
40 Violin
41 Viola
42 Cello
43 Contra Bass
44 Tremolo String
45 Pizzicato
46 Harp
47 Timpani
48 Marcato
49 Slow String
50 Analog Pad
51 String Pad
52 Choir
53 Doo Voice
54 Voices
55 Orchestra Hit
56 Trumpet
57 Trombone
58 Tuba
59 Mute Trumpet
60 French Horn
61 Brass Section
62 Synthetized Brass 1
63 Synthetized Brass 2
64 Soprano Sax
65 Alto Sax
66 Tenor Sax
67 Baritone Sax
68 Sweet Oboe
69 English Horn
70 Bassoon Oboe
71 Clarinet
72 Piccolo
73 Flute
74 Recorder
75 Pan Flute
76 Bottle
77 Shakhukuhachi
78 Whistle
79 Ocarina
80 Square Lead
81 Saw Lead
82 Caliope Lead
83 Chiff Lead
84 Charang Lead
85 Air Chorus
86 Rezzo4ths
87 Bass & Lead
88 Fantasia
89 Warm Pad
90 Poly Synth Pad
91 Ghost Pad
92 Bowed Pad
93 Metal Pad
94 Halo Pad
95 Sweep Pad
96 Ice Rain
97 Soundtrack
98 Crystal
99 Atmosphere
100 Brightness
101 Goblin
102 Echo Drop
103 Star Theme
104 Sitar
105 Banjo
106 Shamisen
107 Koto
108 Kalimba
109 Scotland
110 Fiddle
111 Shanai
112 Metal Bell
113 Agogo
114 Steel Drums
115 Wood Blok
116 Taiko Drum
117 Melodic Tom
118 Synth Tom
119 Reverse Cymbal
120 Fret Noise
121 Noise Chiff
122 Seashore
123 Birds
124 Telephone
125 Helicopter
126 Stadium!!
127 Gunshot
Se il parametro instrument viene omesso, viene utilizzato il valore di default 0.
channel
Questo parametro indica quale canale Midi associare al player. I canali possibili sono 16. Il canale 10 e' speciale ed e' riservato alle percussioni. Se omesso, viene assegnato il valore di default 1.
iterations
Questo parametro indica il numero di iterazioni per la generazione. Ha un significato differente a seconda del tipo di grammatica scelto, come verra' spiegato in seguito. Se il parametro iterations e' presente anche nella parte dichiarativa della composition, quest'ultimo verra' ignorato.
Sezione di dichiarazione variabili locali del player
Le variabili servono per controllare parametricamente gli attributi di una nota e verrano spiegate in seguito.
COME SI SCRIVONO LE NOTE IN GRAMophone
Le note in GRAMophone sono la prima categoria di simboli terminali in GRAMophone.
la nota LA e' A;
la nota SI e' B;
la nota DO e' C;
la nota RE e' D;
la nota MI e' E;
la nota FA e' F;
la nota SOL e' G;
I nomi delle note devono essere scritti obbligatoriamente in maiuscolo. I simboli bemolle e diesis sono rappresentati rispettivamente dal carattere 'b' minuscolo e '#'; essi vanno scritti di seguito senza spazi al nome della nota: A#, Gb, eccetera.
ATTRIBUTI DELLE NOTE
Le note sono caratterizzate da quattro attributi: l'ottava, l'intensita', la durata e il rilascio. In GRAMophone questi quattro attributi sono chiamati rispettivamente octave, velocity, duration e release. L'attributo octave varia da -2 a 8, mentre gli attributi velocity e release variano da 0 a 127. Se la nota viene scritta senza specificare alcun attributo, vengono utilizzati i valori di default: 3 per l'ottava, 64 per l'intensita' e il rilascio, il valore di default corrente della resolution (semiminima) per la durata. Nell'esempio "Give me A" nel corpo della produzione e' scritto semplicemente A[,,,]. Questo vuol dire che viene generata una nota LA suonata alla terza ottava, della durata di 1/4 e con un'intensita' ed un rilascio pari a 64.
DEFINIRE GLI ATTRIBUTI DI UNA NOTA
Per definire gli attributi di una nota, questi vanno scritti all'interno di parentesi quadre che seguono senza spazi il nome della nota. Ciascuna nota puo' avere al massimo quattro attributi e puo' essere definito solo un attributo per ciascun tipo.
ottava
intensita'
durata
rilascio
Se non vengono definiti tutti e tre i tipi di attributo, per quelli mancati vengono utilizzati i valori di default.
C[2, 50+60/2, 240*4,] - suona un Do alla seconda ottava, con un'intensita' di 80, la durata di 960 (minima con resolution impostata a 480) ed un rilascio di 64 (valore di default);
Db[4,,,] - suona un RE bemolle alla quarta ottava, usando i valori di default per la velocity, la duration e la release;
F#[,,,] - usa i valori di default per tutti gli attributi;
Db[3, 127, 960, 64, x] - troppi attributi (x e' una variabile).
PAUSE
Le pause sono un'altra categoria dei simboli terminali di GRAMophone. Si indicano con la lettera R e accettano solo il tipo di attributo duration. Se non specificato, viene utilizzato il valore di default della resolution. La definizione dell'attributo avviene in maniera analoga alle note.
R[480/2] - una pausa che dura 240 (il tempo di una croma con resolution a 480);
R[] - usa il valore di default per l'attributo di tipo duration.
ACCORDI
Gli accordi sono l'ultima categoria di simboli terminali usati da GRAMophone. Un accordo e' una serie di note suonate simultaneamente. In GRAMophone le note suonate in un accordo sono racchiuse tra due simboli '^'.
^C[,,,]E[,,,]G[,,,]^ - suona un accordo di DO maggiore, utilizzando i valori di default per ciascuna nota.
^A[2,80,240,]C[2,,240,]E[2,,240,]^ - suona un accordo di LA minore della durata di 1/8, con tutte le note suonate alla seconda ottava con un rilascio di 64 (valore di default), con la prima nota dell'accordo suonata ad un'intensita' di 80 e le restanti due ad un'intensita' di 64 (valore di default).
RUOLO DI R NEGLI ACCORDI COMPLESSI
Non sempre le note in un accordo hanno la stessa durata. Ad esempio puo' capitare che in una battuta, mentre suona una nota C[2,,1920,] della durata di 4/4, il musicista debba contemporaneamente suonare quattro note della durata di una semiminima ciascuna nel seguente ordine: C[,,,], E[,,,], G[,,,], Bb[,,,]. All'interno dell'accordo quindi bisogna trovare un modo per dire a GRAMophone che le note C[2,,1920,] e C[,,,] devono cominciare a suonare nello stesso istante, che E[,,,] deve iniziare a suonare dopo una pausa di 1/4, G[,,,] dopo 2/4 e Bb[,,,] dopo 3/4. In GRAMophone questo si scrive nella seguente maniera:
^C[2,,1920,]C[,,,]R[]E[,,,]R[960]G[,,,]R[1440]Bb[,,,]^
Cioe' davanti a ciascuna nota dell'accordo si puo' definire una pausa che rappresenta il tempo che bisogna aspettare prima che la nota inizi a suonare.
L'ordine con cui si scrivono le note nell'accordo non ha importanza. L'accordo precedente si puo' scrivere anche come:
^R[]E[,,,]C[2,,1920,]R[1440]Bb[,,,]C[,,,]R[960]G[,,,]^
IDENTIFICATORI
Alcune entita' del linguaggio di GRAMophone, come ad esempio le variabili, le macros ed i simboli non terminali della grammatica di Chomsky, devono avere dei nomi per mezzo dei quali possano essere identificate. Questi nomi vengono chiamati identificatori e vengono scelti dal compositore. Gli identificatori usati dal linguaggio di GRAMophone riprendono gli identificatori del linguaggio Pascal. Infatti un identificatore e' formato da una lettera seguita da una sequenza di lettere o cifre. Gli identificatori di GRAMophone, inoltre, devono essere obbligatoriamente scritti in minuscolo.
Grammatica di Chomsky
SIMBOLI NON TERMINALI
Nella grammatica di Chomsky i simboli non terminali servono per dare una struttura e uno 'stile' alla composizione musicale. I simboli non terminali si scrivono con un carattere '@' seguito senza spazi da un identificatore. La grammatica di Chomsky utilizzata da GRAMophone e' libera dal contesto, quindi la testa delle produzioni puo' essere solo un non terminale.
IL SIMBOLO NON TERMINALE @composition
e' il simbolo non terminale che corrisponde a quella che sara' la composizione finale del singolo player ed e' obbligatorio.
OPERATORE DI PRODUZIONE
e' definito dalla sequenza di caratteri '->' e separa la testa della produzione dal corpo della produzione.
CORPO DELLA PRODUZIONE
Puo' contenere sequenze di simboli terminali (note, pause e accordi) e di simboli non terminali. Ciascuna produzione deve terminare con un punto e virgola.
OPERATORE | (OR)
Una produzione puo' essere non deterministica, cioe' presentare due o piu' possibilita' tra cui scegliere durante la generazione. Il corpo di una produzione non deterministica e' formato dalle varie possiblita' separate dall'operatore |. Ad esempio
@non_det->A[,,,]B[,,,]@Seq1|^A[,,,]B[,,,]C[,,,]^@Seq2R[]C[,,,];
e' una produzione non deterministica.
SIGNIFICATO DELLE ITERAZIONI NELLA GRAMMATICA DI CHOMSKY
Nella grammatica di Chomsky possono capitare produzioni che contengono cicli, cioe' produzioni nel cui corpo sono presenti simboli non terminali che fanno riferimento alla produzione che si sta processando, ad esempio:
@Sequenza1->B[,,,]A[,,,]C[,,,]@Sequenza1;
Per evitare un loop infinito durante la generazione, il simbolo non terminale @Sequenza1 viene processato un numero di volte pari al parametro iterations.
Grammatica di Lindenmayer
La grammatica di Lindenmayer tratta solo simboli terminali e quella adottata da GRAMophone puo' essere libera dal contesto o operare in un contesto polifonico. Nella testa delle produzioni possono esserci quindi singole note o accordi. Ogni produzione e' separata da un punto e virgola.
AXIOM
e' la produzione iniziale da cui parte la generazione. e' obbligatoria.
OPERATORE DI PRODUZIONE
e' definito dalla sequenza di caratteri '->' e separa la testa della produzione dal corpo della produzione.
OPERATORE | (OR)
Una produzione puo' essere non deterministica, cioe' presentare due o piu' possibilita' tra cui scegliere durante la generazione. Il corpo di una produzione non deterministica e' formato dalle varie possibilita' separate dall'operatore |. Ad esempio
A[,,,]->A[,,,]B[,,,]|C[,,,]D[,,,];
e' una produzione non deterministica.
SIGNIFICATO DELLE ITERAZIONI NELLA GRAMMATICA DI LINDENMAYER
A ciascun passo vengono applicate alla stringa di note corrente tutte le produzioni della grammatica contemporaneamente. Il parametro iterations in questo caso rappresenta il numero di passi da effettuare.
Uso delle variabili
DICHIARAZIONE E INIZIALIZZAZIONE DELLE VARIABILI
GRAMophone e' in grado di controllare gli attributi di una nota parametricamente mediante l'uso di variabili. Queste variabili si dichiarano nella parte dichiarativa del player e possono essere di tipo octave, velocity, duration e msb. Una variabile si dichiara scrivendo il tipo seguito da uno o piu' identificatori separati da una virgola e la dichiarazione dev'essere terminata da un punto e virgola. Per ogni player un identificatore puo' essere dichiarato solo una volta.
velocity x, y;
octave oct, z;
duration w;
velocity x, x;
octave z;
duration z;
Dopo la parte dichiarativa e prima della grammatica e' possibile inizializzare le variabili dichiarate mediante l'operatore =.
velocity x;
x=0;
USARE LE VARIABILI CON LE NOTE
Le variabili si usano nelle espressioni degli attributi della nota. GRAMophone esegue il controllo dei tipi nelle espressioni, quindi ad esempio non e' possibile sommare una variabile di tipo octave con una di tipo velocita'.
velocity x;
duration z, w;
A[4,x,z+w,].
ESEMPIO
composition "Crescendo" of "Schroeder" {
//this composition generates 64 A notes with a growing velocity
grammar chomsky
tempo 120
time_signature 4/4
iterations 64
%
player Schroeder {
instrument 40
%
velocity x=0;
@composition->[A,x=x+1,,]@composition;
}
}
CONDIZIONI
Nelle produzioni sia della grammatica di Chomsky sia della grammatica di Lindenmayer e' possibile definire delle condizioni sulle variabili eventualmente presenti nel corpo delle produzioni. Se la condizione e' verificata, la produzione viene processata altrimenti no. Una condizione si definisce subito dopo il nome della produzione tramite il simbolo '?' seguito da una o piu' espressioni booleane.
! not
&& and
|| or
== uguale
!= diverso
< minore
> maggiore
<= minore o uguale
>= maggiore o uguale
Un esempio di produzione con condizione e' la seguente:
@battuta?x!=0->A[,x=x-10,,]@battuta;
il suo significato e' il seguente: finche' x e' diverso da zero, genera la produzione @battuta, altrimenti no.
Discography, la libreria di GRAMophone
GRAMophone e' in grado di includere librerie esterne, che vengono chiamate discografie. Per includere in un file sorgente una discografia si usa la parola chiave discography, seguita dal nome del file che la identifica. Una discography puo' essere inclusa in qualsiasi punto del file sorgente, purche' il suo contenuto sia in sintonia con la posizione del sorgente dove e' stata inserita.
Macros
e' possibile definire macros utilizzando la parola chiave define, seguita da un identificatore scritto obbligatoriamente in minuscolo e da una stringa chiusa tra doppi apici. Le macros vanno definite obbligatoriamente all'inizio della composizione sorgente, prima cioe' della parola chiave composition. Ad esempio, se vogliamo scrivere semplicemente a al posto di A[,,,], bisogna definire la seguente macro:
define a "A[,,,]"
LA FUNZIONE repeat()
La funzione repeat() prende come argomento un valore di tipo msb ed una sequenza di Chomsky o Lindenmayer. Permette di ripetere la sequenza inserita per un numero di volte pari al valore di tipo msb inserito.
LA FUNZIONE rand()
La funzione rand() prende come argomento un'espressione e ritorna un valore casuale minore del risultato dell'espressione.
Operatori melodici di GRAMophone
transpose()
L'operatore transpose() prende come argomento un valore di tipo msb ed una sequenza di Chomsky o Lindenmayer. Genera una sequenza in cui tutte le note della sequenza presa come argomento vengono trasposte di un numero di semitoni pari al valore di tipo msb inserito.
inversion()
L'operatore inversion() prende come argomento una sequenza di Chomsky o Lindenmayer. Genera una sequenza in cui gli intervalli tra la prima e le restanti note della sequenza presa come argomento vengono calcolati in direzione opposta.
retrograde()
L'operatore retrograde() prende come argomento una sequenza di Chomsky o Lindenmayer. Genera una sequenza contraria a quella inserita come argomento.
Giovanni Ferranti <giovanni_at_giovanniferranti_dot_it>
| 30 Novembre, 2007 | versione 0.5.13a |