45348

Моделирование в музыке

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

В памяти композитора существует множество различных мелодий накопленных им в течение жизни. И естественно полагать что фрагменты этих мелодий отдельные музыкальные фразы музыкальные инварианты осознанно или неосознанно используются композитором в его творческом процессе. Далее следует прочитать следующую за найденной фразой ноту приписать ее к текущей музыкальной фразе а первую ноту из этой фразы выдать в файл формируемых мелодий и вычеркнуть из текущей фразы так чтобы в ней попрежнему оставалось четыре ноты. В результате в файле...

Русский

2013-11-16

40.5 KB

13 чел.

29 Моделирование в музыке

Человеческий мозг – это своего рода банк данных и знании, в котором хранится огромная информация, собранная за всю прожитую человеком жизнь. Доказано, что человеческий мозг никогда и ничего не забывает. Каждый прожитый им день до мельчайших подробностей, как на видеопленку, записывается в память. И эта информация может быть определённым образом извлечена. Кроме того, имеются попытки доказать, что может быть извлечена информация, переданная человеку от предыдущих поколений.

В памяти композитора существует множество различных мелодий, накопленных им в течение жизни. И естественно полагать, что фрагменты этих мелодий, отдельные музыкальные фразы, музыкальные инварианты осознанно или неосознанно используются композитором в его творческом процессе.

Поэтому первое, что нужно сделать при создании модели музыкального творчества, это занести в память компьютера как можно больше музыкальных произведений (создать базу данных). Далее, как и в любой интеллектуальной системе, нужно создать базу знаний, состоящую из законов музыкальной гармонии – соотношений между музыкальными инвариантами (сольфеджио).

На вход компьютера надо подать начальное приближение (творческое вдохновение) – музыкальную фразу, состоящую, например, из четырех нот, и заставить компьютер отыскать такое же сочетание нот в одном из хранящихся в его памяти музыкальных произведений. Далее следует прочитать следующую за найденной фразой ноту, приписать ее к текущей музыкальной фразе, а первую ноту из этой фразы выдать в файл формируемых мелодий и вычеркнуть из текущей фразы так, чтобы в ней по-прежнему оставалось четыре ноты. Процесс поиска надо продолжить, анализируя следующие за найденной в памяти компьютера мелодии.

В результате в файле формируемых мелодий сформируется последовательность нот новой мелодии, которая по своему звучанию будет напоминать заложенные в память компьютера известные мелодии, но отличаться от них. Например, если в память закладывались вальсы, то на выходе будет вальс, если марши, то на выходе – марш и т. п.

Алгоритм выбора продолжений мелодий из базы данных можно снабдить эвристическими правилами, регулируя их силу с помощью коэффициентов доверия. При этом для разных музыкальных стилей будут разные коэффициенты доверия. Эти коэффициенты можно изменять в процессе обучения, добиваться улучшения качества сочиняемых мелодий.

Более сложные методики, отражающие также другие стороны музыкального творчества, были предложены в 1955 году исследователями Иллинойского университета Хиллером и Исааксом. Они провели серию экспериментов, в которых последовательно закладывались законы сольфеджио в базу знаний (гармонизация) и вводились разнообразные музыкальные ритмы и темпы. Был также использован датчик случайных чисел.

Рисунок 8.1 – Алгоритм программы компьютерного сочинения музыки

На рисунке выше приведен алгоритм программы, реализованной на машине "Иллиак". На входе программы генератором случайных чисел задавались целые числа, при помощи которых закодированы нотные знаки. Каждое из чисел пропускалось через последовательность из четырех контрольных схем (I-IV). Эти схемы пропускали в запоминающее устройство только те числа, которые образовывали правильную (подчиняющуюся заложенным в контрольной схеме ограничениям) мелодическую линию. Законченный период запоминался, а затем выдавался на печать и расшифровывался в виде нот. Если же хотя бы одна из схем задерживала хотя бы одну ноту, то управление вновь передавалось генератору случайных чисел и поиски правильной ноты продолжались. После 50 неудачных попыток подобрать нужную ноту мелодическая линия разрушалась и начинала выстраиваться новая линия. За один час работы машина "Иллиак" создавала 100 мелодий.

Широкую известность в свое время получили музыкальные произведения, сочиненные компьютером "Урал-2" по алгоритмам, разработанным советским математиком Р. X. Зариповым. В его программах также использовался генератор случайных чисел, который выдавал не только код ноты, но и длительность и интервал между нотами. Эти данные проходили контроль на соответствие закономерностям базы знаний – законам музыкальной гармонии, полученным при анализе широкого круга музыкальных произведений.

Принципы, разработанные первыми музыковедами-программистами, в настоящее время закладываются в схемы современных оркестровых электромузыкальных инструментов и широко используются композиторами и музыкантами. Однако этот инструментарий является вспомогательным, так как его применение ограничено сочинением гармонии, аранжировок, сопровождений. Сами же темы сочиняет по-прежнему человек. Дело в том, что создать хорошую простую мелодию неизмеримо сложнее, чем оркестровое произведение в авангардистской манере, перегруженное случайными звукосочетаниями и диссонансами. Когда композитор сочиняет мелодию, которая становится популярной, происходит колоссальный прорыв вперед, так как это открытие нового, не известного ранее соотношения между музыкальными инвариантами.

8.2 Моделирование в поэзии

Считается, что задача моделирования стихотворчества несоизмеримо сложнее, чем задача моделирования сочинения музыкальных произведений. Как показали исследования русского языка, одна буква делового языка несёт 0,6 бит информации, буква обыкновенной разговорной речи – 1 бит, а буква поэтической речи – 1,5 бит.

Для того чтобы сочиненные компьютером произведения имели смысл, необходимо ввести базу соответствующих знаний. Каждое вводимое в словарь слово должно быть увязано с другими не только синтаксическими, но и семантическими связями. Различные сочетания слов должны быть оценены некоторыми оценивающими параметрами, задающими уровень смыслового соответствия. Этими коэффициентами можно регулировать уровень осмысленности и степень абстрагизма создаваемого произведения, определять его характер, жанр и смысловую направленность.

Как и в других интеллектуальных системах, коэффициенты доверия могут меняться в процессе работы программы, т. е. алгоритмы стихотворчества могут быть обучаемыми.

Таким образом, существующий уровень развития инструментальных средств и методов искусственного интеллекта позволяет создать более-менее приемлемые алгоритмы поэтического творчества, что свидетельствует о том, что и этот вид человеческой деятельности в принципе поддаётся компьютерному моделированию.


Генер
атор случайных чисел

еревод в нотную запись

I

II

III

IV