Lo sviluppo della Teoria del Caos e della Complessità negli ultimi quaranta anni ha portato a un nuovo felice incontro fra Arte e Scienza. A partire dagli anni '80, lo sviluppo di queste nuove discipline scientifiche ha avuto una forte influenza anche in campo musicale. Numerosi artisti e scienziati, infatti, hanno cercato di applicare a fini artistici le scoperte e i risultati emersi in questi settori della ricerca scientifica. Tra le varie applicazioni sviluppate nel corso degli anni, diversi compositori e ricercatori hanno sperimentato la possibilità di impiegare sistemi dinamici non-lineari per la generazione di suoni e musiche.
Le motivazioni che hanno favorito questo felice incontro sono molteplici e probabilmente anche difficili da individuare in maniera completa. Sicuramente un fattore determinante è rappresentato dal fascino che esercitano le varie forme e gli oggetti generati artificialmente mediante il calcolatore la cui bellezza spesso si fonda sull'evocazione di strutture e di proprietà tipiche dei fenomeni e degli oggetti della Natura. Tutto ciò ha stimolato sia la fantasia degli artisti, interessati a esplorare mondi immaginari prodotti dall'estro e dalla creatività, sia quella degli scienziati spinti dal desiderio di investigare i fenomeni naturali tramite la creazione di modelli semplificati capaci comunque di ricreare la complessità e il fascino di tutto ciò che ci circonda in Natura.
Così come l'Architettura si occupa dell'organizzazione delle forme nello spazio; in maniera simile è possibile pensare la Musica come quella disciplina finalizzata all'organizzazione delle forme nel tempo. Il suono è un fenomeno di natura strettamente temporale che implica il bisogno di rapportarsi a esso mediante concetti che riflettano questa sua essenza profondamente dinamica. Non è, infatti, un caso che concetti quali: evoluzione, sviluppo, trasformazione, ripetizione, variazione, siano largamente presenti nel pensiero musicale riflettendo la natura intrinsecamente dinamica del suono e della musica. Questa natura dinamica spinge a esplorare le possibili relazioni fra l'universo musicale e il sapere matematico legato ai sistemi dinamici nel quale i sistemi caotici rappresentano una delle più interessanti e affascinanti sottocategorie. Quanto detto finora costituisce anche uno dei principali fattori che ha spinto la ricerca nel campo dei metodi di rappresentazione uditiva (Auditory Display) per la realizzazione di rappresentazioni acustiche di dati mediante l'uso di suoni non-verbali. Questa disciplina si sviluppa all'interno dell'ambito più ampio delle ricerche relative ai sistemi d'interazione fra uomo e calcolatore elettronico (Human-Computer Interaction - HCI). Nell'interazione uomo-calcolatore il canale visivo svolge un ruolo predominante e per tale motivo la ricerca si è concentrata fortemente sullo sviluppo di strumenti di rappresentazione visiva sempre più sofisticati e potenti. D'altra parte l'indagine sull'impiego di metodi di rappresentazione uditiva prende le mosse dalla considerazione che lo sfruttamento anche del canale sensoriale relativo all'udito possa contribuire, in maniera profonda, allo sviluppo di sistemi d'interazione sempre più capaci di veicolare l'informazione in maniera efficace e multimodale. Nel campo dell'Auditory Display è possibile delineare due distinti filoni: il primo relativo all'impiego del suono per migliorare le interfacce uomo-macchina, il secondo relativo all'uso del suono come mezzo di rappresentazione per l'analisi e l'interpretazione di dati. Questo ultimo ambito, spesso indicato con il termine “sonificazione”' (sonification), consiste nell'impiego di audio non-verbale per la rappresentazione e l'analisi di serie di dati. Una delle prime applicazioni, di maggior successo, relative alla sonificazione è costituita dal ben noto contatore Geiger, un dispositivo per la misura delle radiazioni ionizzanti. Il numero e la frequenza di click prodotti dal dispositivo sono, infatti, in dipendenza diretta con il livello di radiazione nelle immediate vicinanze del dispositivo, in tal modo il suono prodotto riesce a dare un'informazione precisa, anche se qualitativa, del dato misurato.
Per produrre suoni e/o musica a partire da un sistema dinamico è necessario creare una corrispondenza fra le variabili del sistema e i parametri fisici o percettivi del suono. La trasformazione dell'evoluzione di un sistema dinamico in una sequenza di eventi musicali viene denominata “musificazione”, così come con il termine sonificazione si può indicare la trasformazione della serie temporale prodotta dall'evoluzione di un sistema dinamico in un segnale sonoro. Per poter realizzare una rappresentazione uditiva di dati mediante suoni e musica dovranno essere almeno presenti tre componenti fondamentali:
Così come l'Architettura si occupa dell'organizzazione delle forme nello spazio; in maniera simile è possibile pensare la Musica come quella disciplina finalizzata all'organizzazione delle forme nel tempo. Il suono è un fenomeno di natura strettamente temporale che implica il bisogno di rapportarsi a esso mediante concetti che riflettano questa sua essenza profondamente dinamica. Non è, infatti, un caso che concetti quali: evoluzione, sviluppo, trasformazione, ripetizione, variazione, siano largamente presenti nel pensiero musicale riflettendo la natura intrinsecamente dinamica del suono e della musica. Questa natura dinamica spinge a esplorare le possibili relazioni fra l'universo musicale e il sapere matematico legato ai sistemi dinamici nel quale i sistemi caotici rappresentano una delle più interessanti e affascinanti sottocategorie. Quanto detto finora costituisce anche uno dei principali fattori che ha spinto la ricerca nel campo dei metodi di rappresentazione uditiva (Auditory Display) per la realizzazione di rappresentazioni acustiche di dati mediante l'uso di suoni non-verbali. Questa disciplina si sviluppa all'interno dell'ambito più ampio delle ricerche relative ai sistemi d'interazione fra uomo e calcolatore elettronico (Human-Computer Interaction - HCI). Nell'interazione uomo-calcolatore il canale visivo svolge un ruolo predominante e per tale motivo la ricerca si è concentrata fortemente sullo sviluppo di strumenti di rappresentazione visiva sempre più sofisticati e potenti. D'altra parte l'indagine sull'impiego di metodi di rappresentazione uditiva prende le mosse dalla considerazione che lo sfruttamento anche del canale sensoriale relativo all'udito possa contribuire, in maniera profonda, allo sviluppo di sistemi d'interazione sempre più capaci di veicolare l'informazione in maniera efficace e multimodale. Nel campo dell'Auditory Display è possibile delineare due distinti filoni: il primo relativo all'impiego del suono per migliorare le interfacce uomo-macchina, il secondo relativo all'uso del suono come mezzo di rappresentazione per l'analisi e l'interpretazione di dati. Questo ultimo ambito, spesso indicato con il termine “sonificazione”' (sonification), consiste nell'impiego di audio non-verbale per la rappresentazione e l'analisi di serie di dati. Una delle prime applicazioni, di maggior successo, relative alla sonificazione è costituita dal ben noto contatore Geiger, un dispositivo per la misura delle radiazioni ionizzanti. Il numero e la frequenza di click prodotti dal dispositivo sono, infatti, in dipendenza diretta con il livello di radiazione nelle immediate vicinanze del dispositivo, in tal modo il suono prodotto riesce a dare un'informazione precisa, anche se qualitativa, del dato misurato.
Per produrre suoni e/o musica a partire da un sistema dinamico è necessario creare una corrispondenza fra le variabili del sistema e i parametri fisici o percettivi del suono. La trasformazione dell'evoluzione di un sistema dinamico in una sequenza di eventi musicali viene denominata “musificazione”, così come con il termine sonificazione si può indicare la trasformazione della serie temporale prodotta dall'evoluzione di un sistema dinamico in un segnale sonoro. Per poter realizzare una rappresentazione uditiva di dati mediante suoni e musica dovranno essere almeno presenti tre componenti fondamentali:
- un generatore che produce delle sequenze numeriche;
- un codice capace di trasformare opportunamente tali sequenze;
- un sistema di sintesi che produca rappresentazioni sonore a partire dai dati prodotti dal sistema di codifica.
La generazione di suoni e musiche mediante sistemi caotici può essere compiuta ponendosi obiettivi di natura diversa. Da un punto di vista strettamente scientifico è possibile perseguire diversi obiettivi mediante l'impiego di rappresentazioni sonore nello studio dell'evoluzione di sistemi dinamici:
- individuare ricorrenze e riconoscere musicalmente i punti di equilibrio di un sistema dinamico;
- osservare come, in presenza di attrattori stabili, più soluzioni, pur partendo da condizioni iniziali differenti, tendono ad assestarsi, con il passare del tempo, a un punto fisso. Ciò equivale alla rappresentazione uditiva dei bacini di attrazione e delle caratteristiche del transiente, ossia del modo secondo cui il sistema perviene allo stato stabile;
- indagare sulla natura del caos, osservando il comportamento del sistema di fronte a piccole variazione sulle condizioni iniziali;
- indagare sulla stabilità strutturale di un sistema dinamico tramite l'analisi del materiale musicale generato al fine di osservare il suo comportamento di fronte a piccole variazioni dei suoi parametri di controllo;
- analizzare come i materiali musicali prodotti dall'attività relativa ai punti precedenti siano percepiti dai soggetti umani.
I sistemi dinamici che mostrano un comportamento caotico possono essere impiegati in diversi modi in campo musicale per la generazione di suoni e musiche. Da un punto di vista storico, a causa delle limitate capacità computazionali dei primi calcolatori, tali sistemi sono stati inizialmente utilizzati per la generazione di melodie. In seguito, con la crescita della potenza di calcolo dei processori, la possibilità di realizzare la sintesi dei suoni in tempo reale ha spinto a utilizzare i sistemi dinamici anche all'interno di processi di generazione del suono. Per quanto riguarda la sintesi del suono mediante calcolatore, la letteratura specializzata nel campo dell'Informatica musicale riporta un ampio numero di approcci differenti alla generazione e all'elaborazione del suono. In questo ambito i sistemi caotici possono essere impiegati in maniera molto diversa a seconda dell'approccio che si vuole adottare.
É possibile definire delle Architetture di riferimento per classificare i diversi approcci possibili per la generazione di suoni e musiche mediante sistemi caotici. Tali architetture forniscono uno strumento per l'organizzazione sistematica dei diversi approcci possibili. Una architettura rappresenta, dunque, una struttura paradigmatica che può essere utilizzata come riferimento concettuale per la realizzazione di un sistema di generazione di musica a partire da sistemi dinamici. Ogni architettura definisce un modello che delinea e definisce un ben determinato approccio per la generazione di eventi sonori o musicali a partire dalle serie temporali prodotte da un sistema dinamico. Le varie architetture possono essere, dunque, trasformate in una vasta collezione di sistemi generativi differenti che impiegano sia diversi sistemi dinamici come generatori, sia differenti sistemi di codifica. Le architetture, in sé, sono quindi indipendenti dallo specifico sistema dinamico preso in considerazione. Allo stesso modo, nell'ambito di una stessa architettura è possibile impiegare sistemi di codifica differenti o motori audio di diversa natura per realizzare varie rappresentazioni uditive della stessa serie temporale prodotta da un dato sistema dinamico.
Le architetture sono state classificate e numerate a partire dagli schemi più semplici fino a quelli più articolati. Le architetture indicate con il numero 1 rappresentano le operazioni di base relative alla trasformazione di serie temporali in suoni e musica. L'architettura indicata con il numero 2 combina la generazione di materiale musicale mediante l'uso di un sistema dinamico, con l'impiego di uno strumento musicale che sfrutta lo stesso sistema dinamico all'interno di un processo di sintesi del suono. L'architettura indicata con il numero 3 rappresenta dei sistemi generativi in cui è possibile realizzare anche l'interazione dell'utente. L'architettura indicata con il numero 4 rappresenta una combinazione delle precedenti in cui è possibile anche realizzare l'elaborazione del suono in ingresso al calcolatore. Queste architetture, in quanto modelli astratti dei processi generativi, possono essere realizzati in molti modi mediante strumenti tecnici di differente natura. Per esempio è possibile utilizzare Max/MSP, un ambiente di programmazione visuale per lo sviluppo di applicazioni sonore e musicali, oppure Pure Data (PD) un altro ambiente di sviluppo simile al precedente, ma più flessibile a versatile poiché basato su una filosofia open source che garantisce maggiori possibilità per quanto riguarda l'estensione e la personalizzazione dell'ambiente di sviluppo.
