Barry Truax: cuántica, granos y ríos (Espacio liso 5)

Textura musical

La música nueva del siglo XX muestra un desplazamiento en las cualidades sonoras que constituyen la estructura de las obras. Tradicionalmente tendemos a centrarnos en las melodías, bien sea en el marco de una textura polifónica o como protagonistas que se destacan sobre un acompañamiento armónico que pareciera servir como una especie de comentario estrictamente musical. Como hemos expuesto, en la entrada «Colores: Espacio liso 4», en un breve estudio del concepto de melodía de timbres, algunos compositores activos en el siglo XX intentaron hacer música en la que el timbre o color instrumental es el protagonista. Por ejemplo, en el citado tercer movimiento de las Cinco Piezas para Orquesta de Schoenberg, encontramos sonoridades complejas pero homogéneas, elaboradas a partir de varios eventos sonoros o células individuales que no tienen valor como motivo melódico, sino como integrante difícil de aislar en una complejo sonoro que percibimos como color.

Otra cualidad que ha adquirido relevancia musical en la organización de las obras musicales en el siglo XX es la textura. Se trata de una cualidad que ya había sido explotada mucho antes, por ejemplo, en la polifonía del siglo XVI, donde el contraste entre la heterogeinidad de una construcción polifónica y la homogeneidad de una construcción homofónica, basada prácticamente en una secuencia polifónica de acordes. Pero en el siglo XX este tipo de contraste es ampliado y extendido a nuevas texturas que resultan de la manera en que se suman eventos sonoros individuales. Es posible, por ejemplo, a través de instrumentos de timbres bien contrastantes formar una sonoridad homogénea, que podemos percibir como una unidad sonora, que es totalmente distinta a otra sonoridad formada por eventos más homogeneos. Es como oponer una superficie hecha sólo con pequeños puntos a una hecha con líneas gruesas, ténues y superpuestas. No sólo el timbre o color permite estructurar una obra. También la textura puede ser el valor expresivo protaónico de una obra.

Por ejemplo, la Estructura No.1 para piano de Boluez se caracteriza por una textura constituida por diminutos eventos puntuales dispersos y aislados en el tiempo. Es una textura bastante heterogenea lograda con un único color, el piano.

Boulez, Structures 1a, mm.42-44

Podemos lograr una textura homogenea agrupando una multitud de eventos puntuales, como muestra el siguiente fragmento de una obra de Stockhausen.

K. Stockhausen: Kontra-Punkte, compases 87-91

Este último ejemplo es relevante para el tema que queremos discutir en estas líneas: ese fragmento está formado por multitud de sonidos puntuales, individuales, acumulados de manera que se logra una sonoridad más o menos homogénea, que escuchamos como única, como constituida por múltiples pequeños granos. Todos estos puntitos sonoros se acumulan para formar como síntesis un sonido complejo.


Separación entre sonoridad individual y estructura global

Barry Truax, compositor canadiense, es reconocido en la actualidad, junto a Curtis Roads, como uno de los principales pioneros de la técnica de síntesis granular de sonidos. Formó parte del grupo de Murray-Shaffer dedicado a la elaboración de los llamados soundscapes (paisajes sonoros): World Soundscape Project (WSP). En Composing with Real-Time Granular Sound, Truax comenta las posibilidades y la relevancia que tiene el uso de modulación granular en la creación musical asistida por computadora.

Truax observa que  uno de las principales características de la música occidental ha sido la constante separación entre sonido y estructura.

Central to the instrumental music approach, and coincidentally to most computer music systems, is the separation of sound and structure.

De acuerdo a esto, sería típico de la música de tradición occidental el darle un papel secundario al color sonoro instrumental  en favor de la estructura melódica, temática o formal de las obras. De ahí la posibilidad de interpetar obras con distintos intrumentos sin que ello necesariamente deforme la obra al punto de no poder identificarla. Por ejemplo, mucha música del Barroco europeo, en espacial las sonatas para instrumento solista y continuo, la parte principal en muchas ocasiones puede ser ineterpretada por violín, flauta u oboe, sin que ello haga irreconocible la obra. Si no hay separación entre sonido y estructura, entonces esto no es posible, ya que la estructura de la obra es el propio sonido.

Es cierto que ha habido serios intentos de fundir estos dominios de la composición musical. Por ejemplo, el serialismo integral,  gracias a recursos electrónicos, emplea una misma matriz de la estructura de la obra para la creación de los sonidos y de las sonoridades; tenemos como resultado una obra donde las sonoridades son el resultado de una proyección hacia el dominio de los sonidos de las notas que determinan la estructura de la obra, pero el resultado auditivo no presenta en forma intuitivamente clara la fusión de ambos planos.

Esta separación entre sonoridad y estructura formal de la obra, junto a los conocimientos musicales que heredamos de la tradición, determina en gran medida nuestra forma de aproximarnos a la composición musical asistida por computadora. Afianzados a la tradición, quedamos en una relación inadecuada con las nuevas tecnologías, quedamos atrapados por principios que más bien impiden un despliegue radical de las nuevas formas sonoras, quedan ocultas posibilidades que vamos dejando descartadas: nuestra visión queda restringida por las limitaciones de nuestras bases conceptuales, las cuales pertenecen a otros dominios.

Encontramos por ejemplo que incluso los programas ideados para el trabajo composicional reflejan conceptos arraigados como la ya mencionada división entre sonido y estructura de la obra. Tal fractura la encontramos, por ejemplo, en la arquitectura de sistemas como MUSIC V, uno de los primeros programas de síntesis por computadora, y sus derivados actuales: Common Lisp Music, CSound, SuperCollider. Estos sistemas constan de dos entornos, uno para el diseño de los sonidos (orquesta, instrumentos, synths) y otro para el diseño de la estructura (partitura, tareas, patrones).

Sin embargo, esta visión de la música occidental no hace realmente justicia a la verdad. En obras como Cinco Piezas para Orquesta, Op. 16, de Arnold Schoenberg, específicamente la tercera de las piezas, donde se desarrolla el concepto de melodía de timbres, es notable la estrecha identidad en sonido y estructura. Obras de Edgar Varése, como Ionización para instrumentos de percusión, aunque tenga una estructura motívica, la manera en que son empleados los instrumentos, la introduccción de sonidos de sirenas, los exposivos clusters del piano al final de la obra, son eventos con una significación inseparable del timbre. Obras de Iannis Xenakis, como Pithoprakta para orquesta o Atmosphères para orquesta de Gyorgy Ligeti, son trabajos que, como comenta Robert Erickson (1975, pp. 181-184), exhiben una textura tímbrica sumamente homogénea que induce a que prestemos especial a las cualidades de la masa de sonido global y no a los detalles de los instrumentos individuales.

Incluso Xenakis (1971, p. 16) llegó a planteamientos teóricos importantes de cómo conseguir un control musical significativo sobre las variaciones en la sonoridad en masas sonoras globales mediante diversas operaciones aplicadas a los innumerables y pequeños eventos sonoros individuales que conforman la masa:

Iannis Xenakis (1922-2001)

We can control continuous transformations of large sets of granular and/or continuous sounds. In fact, densities, durations, registers, speeds, etc., can all be subjected to the law of large numbers with the necessary approximations. We can therefore with the aid of means and deviations shape these sets and make them evolve in different directions. The best known is that which goes from order to disorder, or vice versa, and which introduces the concept of entropy. We can conceive of other continuous transformations: for example, a set of plucked sounds transforming continuously into a set of arco sounds, or in electromagnetic music, the passage from one sonic substance to another, assuring thus an organic connection between the two substances.

[Podemos controlar las transformaciones contínuas de grandes conjuntos de sonidos granulares y/o contínuos. En realidad, las densidades, duraciones, registros, velocidades, etc., sólo pueden estar sujetas a la ley de los grandes números con las necesarias aproximaciones. Por lo tanto, con la ayuda de diversos medios y deviaciones podemos dar forma a estos conjuntos y hacerlos evolucionar en direcciones diferentes. El más conocido es el que va del orden al desorden, o viceversa, y el que introduce el concepto de entropía. Podemos concebir otras transformaciones contínuas: por ejemplo, un conjunto de sonidos punteados transformándose continuamente en un conjunto de sonidos producidos por el arco, o en música eletromagnética, el paso de una substancia sonora a otra, asegurando así una conexión orgánica entre las dos substancias.]

Aquí quisiéramos destacar que Xenakis hace referencia a una textura sonora granular y a procedimientos de transición continua, no abrupta, de una textura a otra. En esta teoría, las partes de la obra están constituidas estructuralmente por su textura, que se forma por la fución de una multitud de eventos individuales, y ello requiere procedimientos o estrategias para realizar una transición de una sonoridad masiva a otra. La estructura aquí está ariculada por los contrastes en textura y de color de los eventos masivos.


Dos modelos del sonido: Fourier y Gabor

Truax encontró en la técnica de la síntesis granular de sonidos la posibilidad de fundir ambos dominios, sonido y estructura, en una unidad indisoluble: el sonido es la estructura de la obra y viceversa. Lo curioso de esta idea es que la técnica que permite esta síntesis deriva de un modelo de la percepción auditiva basado en la mecánica cuántica. El modelo al que refiere Truax fue planteado originalmente por el físico premio nobel Dennis Gabor. La idea de Gabor fue considerar al quantum acústico como la unidad fundamental del sonido. En este modelo, el sonido no es visto ya como la superposición de ondas de distinta frecuencia y amplitud, tal como lo plantea el modelo de Fourier. En el modelo de Gabor la unidad básica del sonido es el grano, la señal de más corta duración capaz de activar el sistema auditivo. Un sonido sería entonces un complejo formado por una cantidad inmensa de granos. El modelo granular funde los dominios del tiempo y la frecuencia: "nuestra experiencia demuestra que el sonido tiene patrón de tiempo, así como patrón de frecuencia".

In 1947 the British physicist Dennis Gabor proposed an acoustical quantum as the fundamental unit of sound that incorporates both frequency and time because it is our most elementary experience that sound has a time pattern as well as a frequency pattern (Gabor 1947, 591). In other words, the quantum is the shortest duration of sound that will activate the auditory system. It is an event, not merely a fixed stimulus. Although the techniques of granular synthesis depart from the ideal Gabor grains, they still involve the principle of building complex events from the seemingly trivial microlevel, enveloped quanta called grains. The parameters of these grains provide the basis for controlling all acoustic properties of the resultant sound.

Este modelo permitirá, según Truax, superar limitaciones propias de la aproximación basada en la teoría de Fourier, la más común y tradicionalmente empleada. Truax observará que la aproximación basada en Fourier, la cual trata al sonido como la suma de un número infinito de componentes sinusoidales simples, no considera el carácter temporal del sonido, supone que el sonido es un fenómeno eterno, ya que sus componentes sinusoidales tienen una duración infinita; este enfoque descuida, por ejemplo, cómo la cualidad tímbrica depende de lo que ocurre en el propio sonido mientras se hace efectivo: desde el punto de vista de Fourier, el sonido es un fenómeno abstracto e ideal, es un modelo que no permite capturar al sonido como lo que es, como un evento concreto, fluir temporal.

The first problem with the basic Fourier theorem is that it ignores time; it implies that the constituent sine waves have infinite duration. In order to deal with actual musical sounds, each cycle of the sound may be analysed to establish the time variance (or envelope) of each component harmonic (Mathews and Risset 1969). However, such sounds are not periodic as they begin, having instead an attack transient or burst of noise as the instrument is set in motion. It is interesting to note that this short period of time as the sound begins, when the amount of acoustic variation is the greatest, is the most critical for the identi cation of the sound. It is also the part that contains the greatest amount of information. If that part of the sound is cut off, the rest is barely recognized as coming from the instrument in question.

En el modelo de Fourier, cuando tratamos con sonidos concretos, podemos analizar cada ciclo del sonido y establecer la envolvente de cada componente. Pero estos sonidos no son periódicos en su comienzo, más bien en este punto hay una especie de explosión que se produce por la puesta en movimiento del instrumento. Es un período muy corto de tiempo, al comienzo del sonido, pero es la parte más crítica para el reconocimiento de sonido, es donde encontramos contenida mayor información. Por eso, si cortamos esta parte, el sonido queda apenas reconocible, se dificulta el reconocimiento del instrumento que lo ha originado.

En el modelo de Gabor, a través de un proceso de síntesis granular se generan miles de granos sonoros muy cortos para formar eventos musicales mas grandes. La técnica puede ser clasificada como una forma de síntesis aditiva, debido a los sonidos resultantes de la combinación de miles de granos.

Representación gráfica de un grano sonoro

Campana de Gauss

Como explica Curtis Road (1978), un grano es una señal con envolvente de amplitud en la figura de una curva en forma de campana cuasi Gaussiana1. Su duración generalmente está en el rango de 1-50 msegs pero también puede variar fuera de este rango. Cada grano tiene una duración específica, forma de onda y amplitud pico propias. Se denomina densidad de grano al número de granos que ocurren en un intervalo de tiempo dado. Pueden requerirse las densidades de cientos de granos por segundo para crear sonidos complejos, que evolucionen dinámicamente. Gabor se refería a los granos como quanta acústicos y desarrolló el postulado de que una representación granular o quantum podía ser usada para describir cualquier sonido.

Barry Truax con Curtis Roads y Otto Laske, Cambridge, MA, 1989

En 1986 Truax hizo por vez primera una obra aplicando síntesis granular en tiempo real a sonidos ya grabados. Riverrun (1986) está totalmente basada en granos sintetizados hechos empleando formas de ondas simples o señales FM. Aunque se empleen tablas de ondas fijas, las texturas resultantes siempre están cambiando dinámicamente, desplazándose desde las multitudes o enjambres de eventos sonoros relativamente aislados hasta masas de sonidos fusionados de gran complejidad interna, produciendo una especie de sonido ambiental acuático. La paradoja fundamental de la síntesis granular, según la cual el enorme poder y riqueza de la textura se produce como resultado de los más triviales granos de sonidos, sugiere una relación metafórica con el río, cuyo poder está  basado en la acumulación de incontables pequeñas gotas de agua. Los cambios de velocidad, de patrones rítmicos, y de densidad, tales como la acumulación gradual o la evaporación del sonido, son otras estrategias composicionales que son posibles gracias a la granulación. La velocidad y la densidad, por ejemplo, pueden cambiar; partiendo de eventos aislados, pasando a través de interacciones rápidas (cada una con características tímbricas levemente  diferentes), se alcanza finalmente una fusión homogenea de texturas. Lo que produce la impresión de que el sonido se está fusionando o evaporando son patrones estocásticos de granos que pueden ocurrir con el mismo rango de densidades

Síntesis granular: un modelo cuántico de la percepción

La flexibilidad y potencialidades de la síntesis granular se fundan en los paralelos existentes entre el mundo granular y el nivel subatómico de la materia física. Gabor consideró al quantum de sonido como una unidad indivisible de información desde el punto de vista psicoacústico, sobre la cual se basan los fenómenos en el macro-nivel. Para el quantum, Gabor postuló la frecuencia y el tiempo como parámetros. Estos valores se hallan interrelacionados por un principio de incertidumbre análogo al de Heisenberg para partículas subatómicas: mientras se determina con mayor precisión la posición de un electrón, menos sabemos de su velocidad, y viceversa. Esto se debe a que la velocidad es una media del cambio de la posición. Similarmente, mientras más pequeña sea la ventana de tiempo en acústica, mayor es la incertidumbre de la frecuencia, la cual, como es la media del cambio de fase, es la recíproca del tiempo.

Otra analogía con la física cuántica es que, según comenta Truax, el tiempo es reversible en el nivel cuántico: las ecuaciones cuánticas son simétricas respecto a la dirección del tiempo y, similarmente, el quantum de grano sonoro es reversible sin cambio en cuanto a su cualidad perceptiva. Así que si una textura producida por síntesis granular se hace sonar desde el final al comienzo, en retroceso, sonará igual, incluso si la textura deriva de sonidos naturales. Esto significa que el tiempo acústico no tiene dirección preferencial en el nivel micro. Las características que determinan la experiencia direccional del tiempo, ocurren en el nivel macro. Esta ausencia de variación del tiempo permite desplazamientos temporales del sonido derivado del mundo real, haciendo posible ralentizar o acelerar los sonidos cientos de veces más sin cambio de altura. Es como estirar o comprimir un sonido en el tiempo sin cambiar su altura. Los espectros que son normalmente instantes breves pueden ocupar virtualmente cualquier duración. Paradójicamente, al enlazar frecuencia y tiempo en el nivel de los granos, se hace posible un control de las variables en el nivel macro.

Truax observa que la cualidad dinámica de la síntesis granular de sonidos la convierte en una alternativa atractiva para los modelos de síntesis basados en formas de ondas fijas y envolventes y, en especial, para tomar muestras digitales de instrumentos sobre la base de muestras de sonido almacenadas. La unidad básica o quantum del grano es un medio muy flexible para manipular muestras digitales de sonidos, particularmente porque la envolvente del grano evita chasquidos eventuales cuando se extraen y combinan los segmentos de muestras.

Cuando se usa síntesis granular para producir texturas contínuas, cuya estética y técnicas es uno de nuestros principales intereses, el resultado no tiene por qué recordar a la música instrumental ni a otras basadas en notas. Mas bien, el mundo sonoro está más estrechamente relacionado con la música electroacústica análoga, pero con un control más preciso. En ciertos casos, el resultado acústico recuerda los sonidos del ambiente en términos de su complejidad interna y su textura estadística. Independientemente de cómo sea usada, la síntesis granular está situada claramente en un dominio psicoacústico diferente al ocupado por la mayoría de la música por computadora; crea un  mundo sonoro único y sugiere nuevas aproximaciones a la manera en que se da forma a la música hecha con ella.

En su trabajo, Truax ha aplicado síntesis granular a lo que él llama "textura estocástica". En su obras Arras (1984), superpone muchos subeventos similares relacionados espectralmente, lo cual produce una textura en el macro-nivel calaramente definida y controlable. Sin embargo, a presencia de componentes de cualquier frecuencia particular sólo puede ser determinada estadísticamente.

Los sonidos de Riverrun, obra ya mencionada arriba y posterior a Arras, todos los sonidos fueron generados con síntesis granular en tiempo real, empleando un máximo de densidad de hasta 2375 granos / segundos. En ocasiones se empleó densidades menores ya que la progresión desde sonidos aislados o rápidas secuencias de eventos hacia una textura fusionada es la principal característica del método de síntesis granular. La mayoría de las capas se distribuyeron entre cuatro versiones estéreo simultaneas, Se hicieron cambiar ciertos parámetros en el tiempo en un rango específico. Esto hace que los sonidos de la pieza estén en un estado de constante de flujo, muy similar a los sonidos del ambiente y al sonido del agua en particular, en parte gracias a una variación aleatoria de los miles de granos componentes escuchados en cada sonido.

De acuerdo a Truax (1988), las técnicas empleadas en Riverrun sugieren métodos de trabajo con muestras digitales granuladas de sonidos. La mencionada paradoja fundamental de la síntesis granular -- que texturas poderosas y sumamente ricas son producidas a partir de granos de sonido extremadamente triviales -- sugiere una metáfora con el río, cuyo poderío se basa en la acumulación de incontables y mínimas goticas de agua. La sección al comienzo de Riverrun puede considerarse como una fotografía de esa acumulación que se produce en la medida que pequeñas "goticas" de sonido se multiplican gradualmente en el marco de una poderosa textura de banda ancha. La variación dinámica constante permite crear un sonido ambiental donde el flujo, la solidez y el movimiento coexisten en un balance dinámico similar al de un río que siempre está en movimiento aunque parezca permanecer constante.

En cuanto estética, Truax espera que el efecto producido por obras como Riverrun sea similar al asombro que se siente en presencia de la fuerza de una gran cuerpo de agua en estado de perturbación o de calma, lo que exige un modo de escuchar diferente que el de la música instrumental convencional o la música electrocústica.

Riverrun sería en ejemplo de como, a través de un nuevo paradigma de síntesis de sonido y de percepción sonora hecho realidad gracias a los métodos de granulación a nivel de audio mediante tecnicas digitales, se logra una música cuya estructura está estrechamente fusionada con el sonido. Se trata de una obra en la que el resultado en un nivel macro, esa sensación de flujo acuático, la forma de la obra, no es sino puro sonido formado por acumulación de millares de peqños granos sonoros. Se percibe un flujo sonoro, continuo, que al mismo tiempo -- gracias a los cambios de densidad, su textura y color -- es la estructura de la pieza.

Notas

1. Llamamos distribución de probabilidad a la representación gráfica de una función, llamada función de distribución, que asigna a sucesos caulesquiera definidos sobre una variable cuyo valor varía en forma aleatora según la probabilidad de que esos sucesos ocurran o no. La distribución de probabilidad está definida sobre el conjunto de todos los sucesos y cada uno de los sucesos es el rango de valores de la variable aleatoria. La campana de Gauss es una representación gráfica de la distribución de un grupo de datos, los cuales se reparten en valores bajos, medios y altos, creando un gráfico de forma acampanada y simétrica con respecto a un determinado parámetro. Representa una de las distribuciones de probabilidad de variable continua. La gráfica de su función de distribución es una curva que tiene una forma acampanada y es simétrica respecto de un determinado parámetro estadístic.


Referencias

Erickson, Robert (1975): Sound Structure in Music. Berkeley: University of California Press.

Road, Curtis, (1978) "Authomated Granular Synthesis of Sound". En Computer Music Journal 2(2).

Truax, Barry (1988): "Real Time Granulation of Sampled Sound with the DMX-100". En Computer Music Journal, Vol. 12, No. 2 (Summer, 1988), pp. 14-26.

Truax, Barry (1990): Composing with Real-Time Granular Sound. En Perspectives of New Music. Vol. 28, No. 2 (Summer, 1990), pp. 120-134.

Xenakis, Iannis (1971): Formalized Music. Bloomington and London, Indiana University Press.