Зарипов Р. Х.
Об исследовании музыкальных сочинений
кибернетическими и психоакустическими методами


VI Всесоюзная Акустическая Конференция
, Москва, 1968 г.

Одим из методов объективного изучения музыкальных процессов или объектов является моделирование тех или иных сторон или элементов этих объектов на электронных вычислительных машинах (ЭВМ) с праграммным управлением.

§1. Зарубежные и отечественные исследования, связанные с применениемЭВМ в музыке, ведутся по следующим четырем направлениям.

Анализ мелодий делается для выявления внутренних формальных (преимущественно, статистических) связей элементов композиций.

Специализированные алгоритмические языки строятся для автоматизации ввода в машину и вывода из нее музыкальной информации.

Звуковоспроизведение на ЭВМ со звуковым выходом проводится с целью синтеза тембров, как имитирующих звучание классических музыкальных инструментов, так и новых, не известных практике. Это, в частности, позволяет исследовать некоторые вопросы психологии восприятия. Так, например, причина утомляемости уха при прослушивании "электронных" звуков заключается в излишне точной фиксации, в постоянности частоты и амплитуды генераторов звука, в то время как интонации человеческого голоса или классических музыкальных инструментов во всех своих параметрах обнаруживают значительные - и притом случайные - отклонения, не выходящие, однако, за пределы некоторой области, так называемой "зоны" (по Н.А.Гарбузову).

Опыты по синтезированию музыкальных композиций проводятся для выявления в них скрытых закономерностей, которые в процессе сочинения обычно используются неосознанно, интуитивно.

§2. Далее в общих чертах будут рассмотрены опыты автора по моделированию на ЭВМ музыкальных сочинений.

Из задач, связанных с применением ЭВМ в музыке, наиболее интересной представляется задача выявления тех закономерностей композиции, которые при сочинении используются интуитивно. ЭВМ н моделирование выступают при этом в качестве нового средства и метода теории музыки, объективно подтверждающих те или другие предположения о закономерностях творческого процесса или формальной взаимосвязи различных элементов музыкальных сочинений. На данном этапе результат этих экспериментов заключается прежде всего в том, что ими безусловно доказано: машина способна выполнить некоторые (пока простейшие) операция, входящие как в творчество, так и в работу исследователя музыки.

1. Рассмотрим общие принципы алгоритмизации музыкальных сочинений.

а) Все элементы композиции кодируются числами.
б) Моделирование производится с помощью случайного процесса, ограниченного определенными закономерностями и правилами.
в) Способ организации алгоритма заключается в следующем.
Любая музыкальная композиция характеризуется (как в синтаксическом, так и в семантическом отношении) некоторым набором параметров, отражающих правила, закономерности и элементы строения и развития музыкального сочинения. Под значением параметра понимается определенное значение числового кода (диапазон мелодии, тип масштабно-тематической структуры и т.п.), распределение частот некоторого элемента композиции (например, интервала или длительности), определенная совокупность значений некоторой характеристика композиции (набор типов аккордов) из множества допустимых в программе. Под типом композиций понимается определенный признак, особенность или качество музыки, присущие некоторой совокупности композиций (стиль, жанр, эмоциональная направленность и т.п.).
Моделирование типа композиций основано на предположении, что любой тип характеризуется определенным набором значений параметров. При моделировании композиции заданного типа программа формируется соответствующим набором значений параметров (перечнем правил и закономерностей), коды которых засылаются с пульта.
г) Принцип иерархичности уровней определения различных понятий музыки позволяет (благодаря указанной особенности структуры программы) образовывать новое понятие (параметр) на базе первоначальных формальных определений, а также автоматически переводить неспециальные термины языка музыковедов в соответствующие наборы значений параметров. Зависимость между параметрами корреляционная.

2. Эти принципы положены в основу рассматриваемых далее алгоритмов, реализованных на ЭВМ "Урал-2".

Моделируется сочинение мелодий в форме музыкального периода в мажоре или миноре. В соответствии с общими принципами строения мелодии организация звуков подчиняется закономерностям четырех основных ее сторон: структурной (масштабно-тематичесная структура), ритмической, мелодической и ладогармонической.

Запрограммировано сочинение песенного ритма - последовательности длительностей, определенным образом соответствующей некоторому стихотворному ритму - последовательности ударных и безударных слогов заданного стихотворения. Объединение этой программы с программой для сочинения мелодий позволяет моделировать песенные мелодии на заданный стихотворный ритм.

Программа для гармонизации заданной мелодии четырехголосными аккордами (трезвучиями и септаккордами в основном виде и их обращениями) имитирует решение учебных задач по гармонии. При решения подобных задач в музыкальных учебных заведениях используются принципы и правила гармонизации, изложенные, в частности, в учебниках гармонии. Однако из-за отсутствия четких определений и конструктивных процедур выполнения различных этапов процесса гармонизации во многом он протекает интуитивно. При программировании же необходимо вносится формальная ясность в логическую взаимосвязь различных элементов и средств гармонизации. Кроме того, поскольку решение задачи гармонизации не является однозначным, возникает проблема выбора оптимального (по некоторым критериям) решения.

На основе гармонизующей программы построена программа для анализа вводимых в машину решений задач по гармонизации мелодии или баса для отыскания в них ошибок (запрещенных или нежелательных последовательностей аккордов или голосоведения). При обнаружении ошибки (в частности аккорда, бессмысленного с точки зрения программы) указывается ее характер и местоположение в композиции путем печати условных числовых кодов. Подобная программа, выполняющая функции экзаменатора, может служить прототипом "обучающей" программы в музыкальном преподавании, в частности при изучении курса гармонии.

§3. Рассмотрим два принципа моделирования мелодии. Общей чертой всех известных до сих пор способов синтезирования мелодий на ЭВМ является одна и та же последовательность этапов, а именно, сначала сочиняется конкретный ритм, а затем - мелодическая линия для этого ритма. Назовем этот принцип моделирования мелодий ритмо-мелодическим.

Разумеется, что такая последовательность этапов не является единственно возможной при сочинении (и моделировании) мелодий. Естественным будет и рассмотрение другого принципа (назовем его мелодико-ритмическим), когда сначала некоторым образом синтезируется мелодическая линия, а затем - конкретный ритм в виде определенной последовательности длительностей, каждая из которых отнесена в некоторой высоте мелодической линии.

Мелодико-ритмический принцип проявляется в композиторской практике, когда в сознании композитора сначала формируются основные характерные черты будущей мелодии, возможно, отвлеченные от конкретного ритма, тактового размера и других ее элементов. Такими чертами могут быть, например, мелодическое зерно или мотив, выражаемые опорными, стержневыми звуками, отнесенными к определенным долям такта; подъем, спад или кульминация мелодической линии; скачок и последующее его заполнение и другие. Следует отметить, что при этом высоты звуков соответствуют не конкретным длительностям, а лишь долям такта, выражаемым понятиями "сильная" или "слабая". Совокупность этих основных характерных черт мелодической линии (или, выражаясь условно, мелодический образ) сохраняется при всех возможных в процессе сочинения разновидностях метроритма, лада и других элементов мелодии. Нужно сказать, что моделирование композиций на основе второго принципа, более гибкого во многих отношениях, способствовало бы решению интересных вопросов теории музыки (например, таких как закономерности скрытого голосоведения в мелодии или распевания слогов).

Мелодико-ритмический принцип лежит и в основе сочинения вариаций на заданную тему, когда во всех этих вариациях некоторым образам сохраняется впечатление первоначальной мелодии, ощущается постоянная связь с одной и той же темой, несмотря на изменение метра, ритма, ладотональности и других элементов и даже самой мелодической линии. Несомненно, что это обстоятельство обусловлено наличием определенных "инвариантов преобразования", некоторых неизменных элементов мелодической линии, отнесенных к сильным или слабым долям такта. Композитор выделяет и использует эти инварианты неосознанно, по интуиции. Для машинного варьирования заданной темы необходима четкая классификация и определенность всех понятий. Выявление этих "инвариантов преобразования" и объективное подтверждение предположений о закономерностях их взаимодействия в мелодии путем моделирования на ЭВК является весьма привлекательной задачей.

Литература и нотные иллюстрации

Зарипов P.Х., Об алгоритмическом описании процесса сочинения музыки, Доклады Академии наук СССР, т. 132, № 6, I960, 1283-1286

Зарипов Р.X., Кибернетика и музыка, Изд-во "Знание", М., 1963

Зарилов Р.X., 0 моделировании мелодий заданного стиля на цифровых вычислительных машинах, Сб. "Проблемы кибернетики", вып. 15, Изд-во "Наука", 1965, 157-200

Зарипов Р.Х, Решение задач по гармонии и анализ гармонизации на цифровой вычислительной машине. Сб. "Проблемы кибернетики", вып. 18, Изд-во "Наука", 1967, 91-128