Progetto MOODS: la musica

incontra l’informatica

Il profumo dei mobili incerati, i busti severi di grandi musicisti ci scrutano quando entriamo in uno dei templi della musica classica mondiale: il Teatro alla Scala di Milano. Noi poveri informatici non possiamo capire, siamo troppo abituati a guardare i nostri macchinari dall’obsolescenza rapida ed inevitabile. Si vive nel timore di non riuscire ad entrare in sintonia con gli abitanti di questo mondo, tradizioni conservate gelosamente, sensazioni e profumi che i nostri sensi poco avvezzi con grande difficoltà riescono a cogliere. I musicisti arrivano alla spicciolata, estraggono i loro strumenti dai caldi abbracci dei velluti delle loro custodie, si preparano alla prova. Il direttore arriva per la prova: uno spettacolo a sé stante, bisognerebbe farvi assistere quelli che credono che il direttore non serva a niente, musicisti che danno il meglio delle loro capacità solo in sua presenza , è lui l’artefice di quell’atmosfera artistico-creativa senza la quale le Partiture sarebbero buone solo per un impolverato archivio.

di Nicola Baldini, Pierfrancesco Bellini, Fabrizio Fioravanti, Paolo Nesi

Come saprete ogni opera musicale consiste di una notevole quantità di materiale cartaceo che normalmente viene noleggiato o acquistato dai teatri presso gli editori che di solito ne detengono anche i diritti d’autore.

Una partitura è spesso composta da più di 100 pagine (per un'opera anche 600 o più). Dalle partiture sono prodotte le parti per i 60 ed oltre musicisti dell'orchestra, senza considerare l'eventuale presenza del coro. L'esecuzione può durare da alcuni minuti a più di due ore.

Di solito il rapporto dei musicisti con la partitura è piuttosto intenso. Il direttore e l’archivista, prima delle prove, apportano modifiche ed annotazioni che spesso possono essere anche significative specialmente nel caso di balletti ed opere mai eseguite prima. I musicisti intervengono sulle parti singole durante le prove aggiungendo simboli di interpretazione o indicazioni del direttore (simboli dinamici, espressioni, diteggiature, sordina, ecc.). Modifiche pesanti possono consistere nell'eliminazione di alcune sezioni, spostamento di parti dello spartito, arrangiamento della musica per strumenti diversi, ecc. Tutto il materiale cartaceo dell’opera è soggetto ad essere pesantemente annotato e poi successivamente riportato allo stato originale con l’antico metodo della gomma. Il metodo presenta degli ovvi svantaggi che vanno dal deterioramento alla perdita delle preziose annotazioni che sono state fatte per una certa rappresentazione di una particolare opera e che invece sarebbe gradito poter conservare come archivio. Il direttore potrebbe volerle riutilizzare in una successiva rappresentazione, il musicologo potrebbe volerle studiare, lo studente di musica potrebbe desiderare di carpire i segreti di un grande maestro.

Ma l’informatica cosa c’entra con tutto questo? Niente, proprio niente, e questo è davvero stupefacente.

Progetto MOODS

MOODS nasce con l’obiettivo principale di affrontare il problema della gestione delle partiture musicali nei teatri in tutte le loro fasi: dalla scrittura da parte degli editori, all’archiviazione, all’effettiva utilizzazione in orchestra. Tale obiettivo può essere sintetizzato nei seguenti punti:

Il progetto e' nato all’interno del Dipartimento di Sistemi e Informatica dell’Università di Firenze nel 1994 a partire dal lavoro di un gruppo di studenti nell’ambito del corso di Ingegneria del Software, successivamente e' stato sviluppato un progetto finanziato dalla European Commission nel dominio HPCN (High Performance Computer Networking) dell’ESPRIT IV. Fra i partecipanti al consorzio le tre tipologie di utenti potenziali sono egregiamente rappresentate: il DSI, Università di Firenze (modellazione della musica e software di gestione dei leggii, coordinatore del progetto); il Teatro alla Scala; la BMG Ricordi/Casa Ricordi; la Scuola di Musica di Fiesole; la ditta ELSEL di La Spezia (hardware per i leggii); e la SHYLOCK Progetti di Venezia (software per la conversione di partiture da e per altri formati "elettronici" e gestione dell’archivio). Il progetto si e' concluso il 31 Ottobre 1998. La Hewlett Packard Italia supporta il DSI in alcune attività relate all'informatica musicale.

Caratteristiche del sistema

Il sistema MOODS è composto da una serie di leggii elettronici messi in comunicazione fra loro attraverso una rete ad alte prestazioni. I musicisti possono interagire con i leggi in modo molto simile a quello tradizionale: possono modificare, aggiungere, cancellare simboli della notazione musicale e simboli d’interpretazione utilizzando una penna ottica direttamente su di uno schermo LCD, o tramite trackball. Ogni modifica effettuata su una parte è inviata direttamente anche agli altri musicisti che leggono la stessa parte e all’archivista e al direttore che invece hanno una visione completa della partitura su di un leggio con schermo di dimensioni adeguate. In questo modo può essere organizzato un lavoro di "editing" cooperativo che risulta essere estremamente produttivo per documenti di tale complessità.

I componenti principali del sistema appartengono alle seguenti categorie:

 

  

Il profumo dei bit

Se i bit abbiano un profumo non lo sappiamo, almeno noi informatici, i musicisti chissà, forse un giorno...

La prima cosa che viene in mente di chiedersi è come il mondo della musica classica sia potuto rimanere ai margini dell'incredibile informatizzazione che ha interessato tutti i settori dell'attività umana; questo però è successo veramente e il progetto MOODS ci ha dato la possibilità di avvicinare questo mondo meraviglioso con un'emozione degna delle grandi imprese pionieristiche di ottocentesca memoria.

Le esigenze degli utenti hanno avuto un ruolo di primo piano nelle scelte progettuali e nella realizzazione del prototipo del sistema MOODS. Nel caso di un’utenza come quella a cui si rivolge MOODS il compito di raccogliere le informazioni non è stato marginale e abbiamo cercato di approfittare al meglio dell'occasione unica che ci veniva presentata: sfruttare la consulenza dei partner del consorzio MOODS: Casa Ricordi, editore leader mondiale per la musica classica , Teatro alla Scala di Milano e Scuola di Musica di Fiesole. Il nostro sistema ha potuto quindi beneficiare di un'analisi dei requisiti di livello altissimo in particolare per quanto riguarda il numero di simboli musicali manipolabili, le tecniche di editing, di archiviazione e di interfacciamento con l'utente.

Siamo rimasti abbastanza stupiti nel constatare che tra molti copisti e editori non è ancora stato ben metabolizzata la vera essenza del formato elettronico di un documento. Spesso il formato elettronico è considerato solo un mezzo comodo per archiviare e stampare più volte qualcosa che normalmente se ne starebbe su lastra di piombo o pellicola per fotocomposizione. In un mondo dove altri tipi di documenti stanno già beneficiando di tutti i valori aggiunti offerti dal formato elettronico il settore musicale sta solo adesso muovendo i primi passi, in questo senso MOODS ha definito un formato di documento che oltre a consentire la riproduzione riesce a tenere traccia delle modifiche che vengono apportate, supporta vari stili di formattazione della musica attraverso la definizione di regole, è compatibile con l'archiviazione in un database.

Anche ammesso di aver a disposizione un catalogo di opere musicali in formato elettronico il presupposto per poterle tenere aggiornate in tale formato è riuscire a fornire ai musicisti uno strumento con cui possano interagire con esse modificando il meno possibile il loro modo di lavorare. Il primo dubbio che ha un musicista di qualunque livello a cui venga prospettata la possibilità di leggere la musica su di uno schermo per computer è ovviamente quella della resa grafica. Bisogna tenere presente che spesso il musicista è prevenuto nei confronti del computer, nella migliore delle ipotesi non solo non lo usa abitualmente ma lo associa agli schermi a fosfori verdi di molti anni fa. Va detto che negli ultimi anni la tecnologia degli LCD ci è venuta incontro ad una velocità che non potevamo nemmeno immaginare, alla fine del progetto siamo stati in grado di proporre una resa grafica della pagina dello spartito di qualità equivalente a quella su carta con gli ulteriori vantaggi della retroilluminazione e la possibilità di ingrandire i caratteri secondo le esigenze dell’utente.

Un altro aspetto che abbiamo dovuto curare con particolare attenzione è stato quello dell’interfaccia utente, le considerazioni su di essa devono prescindere da valutazioni estetiche o ergonomiche nel senso informatico del termine, ancora una volta l’utente deve essere al centro dell’analisi. Nel corso del primo collaudo a porte chiuse effettuato nei locali messi a disposizione dalla Facoltà di Ingegneria dell'Università di Firenze, i musicisti della Scuola di Musica di Fiesole ci hanno fatto notare che accedere ad alcuni simboli attraverso la gerarchia dei menù che avevamo pensato era "come azionare la freccia dell'automobile con la leva collocata nel cassetto portaoggetti"; a noi pareva di aver fatto bene...

Situazione analoga per quanto riguarda il dispositivo di input: abbiamo provato sia la trackball che il touchscreen con penna, a noi pareva più comoda la prima ma anche questa volta i musicisti ci hanno detto che trovavano fantastico il secondo sistema...

I commenti che sono seguiti alla dimostrazione presso il Teatro alla Scala di Milano, lo scorso 22 Settembre, sono stati estremamente positivi anche da parte di coloro che si erano dichiarati scettici fin dal primo momento.

Indicativo il commento del Maestro Freducci, primo violino della Scuola di Musica di Fiesole: "All’inizio ho pensato a MOODS come ad un sistema utile per i concerti all’aperto per sostituire le mollette usate per tenere ferme le pagine dello spartito quando tira vento, ho trovato invece un oggetto veramente utile e facile da utilizzare anche per uno come me completamente al di fuori di tutto ciò che è computer".

Moltissimi anche gli apprezzamenti alle modifiche apportate rispetto alla versione provata solo due mesi prima della dimostrazione che hanno messo in luce, se ancora ce ne fosse bisogno, che la stretta collaborazione fra progettisti ed utenti va solo a beneficio del risultato finale.

Ma cosa ne sarà della sensazione di avere tra le mani una partitura intensamente vissuta da tanti direttori? Come sarà possibile conservarne il profumo? Su questo hanno ragione, non sono sensazioni da ricercare nelle sequenze di bit, non ne siamo capaci nemmeno noi informatici.

Unix & Co.

Uno degli scopi del progetto è anche quello della formalizzazione del linguaggio musicale; l’approccio che fin dal primo momento è sembrato meglio adattarsi al problema, anche tenuto conto delle problematiche legate all’ingegneria del software, è quello Object Oriented. Tale approccio si differenzia in maniera abbastanza sostanziale da quello di altri programmi per la scrittura di musica che operano sulla pagina unicamente da un punto di vista grafico. La nostra idea consiste nel legare, da un punto di vista semantico, le figure musicali con gli attributi ad esse correlabili e successivamente definire delle regole per l’impaginazione e la giustificazione automatica dei simboli musicali.

Il progetto (internamente al DSI) ha mosso i primi passi nel 1994 quando la tecnologia Java era ben lungi da essere utilizzabile davvero e anche il fatto che tuttora sia carente nelle prestazioni ci conferma la correttezza della scelta che facemmo del C++ come linguaggio principale di sviluppo. Anche Lex e Yacc sono stati ampiamente utilizzati nel progetto: la formalizzazione del linguaggio musicale è stata fatta con sintassi EBNF ed essi sono stati utilizzati per la generazione del relativo codice.

La necessità di poter accedere a queste risorse nel contesto di un unico ambiente operativo ha condotto alla scelta del sistema operativo Unix come piattaforma principale di sviluppo anche tenuto conto delle richieste di affidabilità e robustezza che in un sistema complesso come MOODS devono essere tenute in grande considerazione. Il mondo Unix offre anche la facilitazione di un ambiente grafico (X Windows) le cui primitive sono considerate standard su tutte le versioni di questo sistema operativo, offrendo quindi un panorama di portabilità molto ampio. In ogni caso tutta l'interfaccia fa unicamente affidamento sulla disponibilità di funzioni elementari come il tracciamento di linee, rettangoli e creazione di finestre e su una gestione degli eventi basati su di un sistema di callback; caratteristiche di base praticamente disponibili in tutti i sistemi operativi moderni.

Un’altra motivazione che ci ha spinto alla scelta di Linux fra le varie piattaforme Unix disponibili è stato dettata dalla necessità di realizzare leggii custom per soddisfare i requisiti di rumorosità imposti dalle specifiche di progetto. Sarebbe inaccettabile avere un centinaio di ventole e hard disk in funzione contemporaneamente e per questo ogni leggio è stato dotato di EEPROM contenente una versione ridotta del kernel. Linux, essendo disponibile sotto forma di sorgente, consente la riduzione del sistema operativo solo alle parti strettamente necessarie.

La necessità di rendere il sistema portabile ha fortemente influito anche su un’altra delle scelte cardine nella progettazione: l’architettura del sistema dal punto di vista della rete. Nella figura vediamo rappresentata l’architettura di rete del sistema MOODS: fra le classi che rapprentano le applicazioni fondamentali del MOODS (ONCM, MASE/MASAE, DLIOO) ed il protocollo TCP/IP sono stati inseriti diversi layer che permettono di filtrare le informazioni e rendere così l’applicazione indipendente dal protocollo di rete effettivamente in uso. Vediamo più nel dettaglio i singoli componenti.

PVM (Parallel Virtual Machine) è una libreria di funzioni che permette di trattare una rete non omogenea di macchine come una unica unità di elaborazione parallela, incapsulando il protocollo software ed i meccanismi hardware di comunicazione dei vari nodi della rete. L’utilizzo della PVM, disponibile su tutte le piattaforme Unix, oltre che sulle piattaforme Windows permette di ottenere un alto livello di portabilità del software che la utilizza, rendendolo anche indipendente dal protocollo di basso livello utilizzato per la connessione fisica di rete. Il solo livello della PVM non garantisce un buon livello di isolamento del sistema dalla rete fisica, e non essendo strutturato ad oggetti impedisce di fatto una buona integrazione delle funzioni messe a disposizione dalla PVM con il sistema; da qui la necessità di creare un ulteriore livello: il PVM abstraction layer, che astrae il nucleo principale del sistema dalla PVM stessa.

Questo ulteriore livello fornisce al sistema un’interfaccia verso la rete ad oggetti consistente con la gerarchia di classi pensata per i servizi di rete del sistema MOODS.

Vista la enorme quantità di dati da trattare per la trasmissione di intere partiture musicali, si è resa necessaria l’introduzione di alcune classi che si occupassero esclusivamente della gestione dei servizi di rete di cui il sistema necessita: trasmissione di messaggi per l’invio di battute musicali, trasmissione di messaggi per l’esecuzione e la voltata automatica di pagina sincronizzata fra i vari leggii , trasmissione di messaggi per la notifica ed il recupero di situazioni anomale o di errori. L’insieme di classi preposte all’interfacciamento fra il livello dell’applicazione e quello del software di sistema è stato chiamato TheNet (Theater Network).

 

 

La presenza di alcuni livelli di astrazione fra il protocollo di rete, un’oculata progettazione, ed un uso dei costrutti standard del C++ non preclude la portabilità verso piattaforme diverse da quelle Unix, prima fra tutte la piattaforma Windows, che potrebbe essere adottata per dotare il sistema di una interfaccia più usuale per un eventuale utilizzo di MOODS nell’editoria elettronica, ferma restando la convinzione che la piattaforma Unix offre una stabilità migliore al sistema durante l’esecuzione, dovuta anche al maggiore sforzo profuso nell’ottimizzazione della PVM in ambiente Unix.

Il cuore del sistema è la stazione MASAE. Si tratta di un vero e proprio editor di partiture musicali direttoriali col quale è possibile effettuare modifiche sostanziali in tempo reale sulla partitura anche durante le prove in modo che ogni musicista abbia sul proprio leggio sempre la parte aggiornata. Da MASAE vengono anche controllate tutte le funzionalità relative all’esecuzione. La reale velocità di voltata delle pagine viene calibrata sulla base dell’indicazione di tempo fornita a priori, l’esecuzione però non segue quasi mai fedelmente tale indicazione di tempo e quindi l’archivista ha il compito di effettuare piccoli aggiustamenti mentre il pezzo viene eseguito qualora ve ne sia necessità. MASAE è l’unico componente del sistema MOODS che è in grado di lavorare da solo e venire quindi sfruttato esclusivamente come editor di partiture.

Ad ogni DLIOO viene assegnata una specifica parte insieme ad una serie di permessi che definiscono le loro possibilità di manipolazione della musica. Durante tale fase tutti i musicisti possono interagire liberamente sulla propria parte ed effettuare le necessarie modifiche. Qualunque modifica eseguita su una singola parte contribuisce all’aggiornamento della partitura globale che risiede su MASAE. Tutti i leggii sono organizzati in accordo alla gerarchia dell’orchestra. Quelli di primo livello sono qualificati per effettuare modifiche sulla parte corrente (simboli principali e di interpretazione) e sono tipicamente abilitati a manipolare un maggior numero di simboli, per gli altri il numero di simboli utilizzabile è di solito più limitato. In questa organizzazione gerarchica, il leggio leader di un gruppo trasmette direttamente ai leggii da lui dipendenti le modifiche effettuate sulla parte.

MOODS si basa su un modello ad oggetti della musica che permette di essere esteso in molteplici direzioni. Per esempio l'aggiunta di simboli per la musica moderna come la gestione di strumenti di vario tipo anche non convenzionali. Inoltre, il modello ad oggetti di MOODS è particolarmente adatto ad essere utilizzato per integrare nella partitura musicale con notazioni relative alla regia teatrale: effetti di palcoscenico, azionamenti, effetti di spazializzazione, ecc.

Interfaccia utente

L’interfaccia utente e la raccolta di simboli musicali di MOODS sono state definite dopo un'accurata analisi effettuata intervistando esperti dell'editoria musicale, direttori, archivisti, insegnanti di scuole di musica, musicisti ed eseguendo esperimenti pratici sull’utilizzabilità. Da tali interviste, e dall'analisi degli attuali strumenti professionali per l'editoria musicale e' stato notato che nessuno di questi è completamente soddisfacente per la scrittura della musica e per l'estrazione delle parti in automatico. La stessa informazione deve essere rappresentata in modo diverso nella partitura e nelle parti. Nella partitura i simboli strumentali vengono omessi e ogni battuta è completamente sviluppata; nelle parti si dovrebbe invece fare uso della simbologia abbreviata il più possibile. Richiami devono essere posti dopo lunghe pause, informazioni aggiuntive in relazione alla presenza di varie voci devono essere inserite nei punti critici. Nelle modifiche, il tipo di informazione inserita dai musicisti (nelle loro parti) è spesso diversa da quella utilizzata nella partitura direttoriale.

I sistemi attuali per l'editoria musicale computerizzata sono infine troppo complessi per essere utilizzati dal vivo da musicisti durante le prove e rappresentazioni. Questo è dovuto al fatto che sono stati realizzati principalmente per soddisfare le necessità dei copisti nell'editoria musicale e non quelle dei musicisti che necessitano di interagire in breve tempo direttamente sulla partitura in modo semplice. A tale proposito MOODS adotta un modello uniforme per gestire partiture complete e singoli spartiti con un’interfaccia utente molto semplice da utilizzare. Tutti i menù possono essere posizionati orizzontalmente o verticalmente in modo statico in qualsiasi punto dello schermo garantendo la selezione veloce dei simboli da posizionare sullo spartito. I simboli che vengono gestiti sono sia quelli fondamentali che quelli legati all’interpretazione dei vari strumenti e in ogni caso tale insieme può essere ampliato con uno sforzo contenuto.

Software di base

Una delle principali linee guida dello sviluppo di MOODS è stata quella della portabilità, il sistema è stato realizzato totalmente in C++ utilizzando il compilatore GNU disponibile su praticamente tutte le piattaforme software. Per il supporto alle comunicazioni tra leggi è stata scelta la strada dell’astrazione da qualunque protocollo a basso livello per non precludere l’utilizzo di standard di rete diversi da Ethernet e quindi si è utilizzato il supporto di PVM (Parallel Virtual Machine), un insieme di librerie e strumenti che permettono la realizzazione di applicazioni distribuite in maniera altamente efficiente e portabile. PVM è disponibile su innumerevoli piattaforme software e ottimizzata anche per reti di tipo ATM. Il sistema operativo di riferimento è obbligatoriamente Linux per le stazioni DLIOO dove parte del sistema operativo risiede su flash EPROM mentre per le altre stazioni è prevista fin da subito compatibilità anche con Solaris SPARC e HP-UX.

Dimostrazione al Teatro alla Scala

Un prototipo di sistema MOODS, composto da 5 leggii per musicisti, un leggio direttoriale e una stazione per l’archivista, è stato presentato pubblicamente per la prima volta al Teatro alla Scala, lo scorso 22 Settembre con una conferenza stampa, dimostrazione e presentazione tecnica (si veda foto allegata, sullo sfondo lo schermo per la presentazione tecnica). La conferenza stampa è stata tenuta dal coordinatore del progetto Prof. Ing. Paolo Nesi, dal Maestro Carlo Tabarelli (primo archivista del Teatro alla Scala), dal Maestro Gabriele Dotto (responsabile della produzione di Casa Ricordi) e dal Dr. Sandro Moro della Shylock Progetti. La dimostrazione ha incluso l’esecuzione di alcuni brani di Mozart, Verdi e Vivaldi, seguiti da una breve dimostrazione tecnica delle funzionalità d’interazione dei musicisti con i leggii.

 

Dimostrazione al Teatro alla Scala, settembre 1998

Dai primi riscontri sul campo, MOODS è stato considerato dai musicisti che lo hanno provato, uno strumento utile sia in orchestra che nelle scuole di musica. Le funzionalità di MOODS lasciano all'animo artistico del Compositore e/o del Direttore più spazio per sperimentare nuovi effetti ed arrangiamenti in pochi minuti. MOODS lascia spazio all'espressività artistica di direttori e maestri stabilendo una risposta diretta fra ciò che il direttore chiede e il risultato prodotto dall'orchestra o nella classe di musica. MOODS potrà nei prossimi anni dare vita ad una vera e propria rivoluzione nel mondo dell'editoria musicale e dei teatri. Potrà cambiare anche l'approccio che i musicisti potranno avere nei riguardi delle partiture musicali.

In occasione della manifestazione Mediartech 1999 che avrà luogo a Firenze in Marzo, il Dipartimento Sistemi e Informatica sarà presente col sistema MOODS con una serie di dimostrazioni per il pubblico ed altri progetti. Per conoscere dettagli e le date consultate direttamente il sito http://www.mediartech.com o il sito ufficiale MOODS.

 

tinyMOODS

A partire dalla prima settimana di Novembre 1998 il Dipartimento di Sistemi ed Informatica dell’Università di Firenze, interamente responsabile della parte software del progetto MOODS, ha deciso di rendere disponibile sul proprio sito Web una versione ridotta del sistema, denominata tinyMOODS, in grado di lavorare su personal computer. Tale versione implementa tutte le funzionalità di MOODS per quanto riguarda l’editing musicale mentre risulta limitato il supporto delle funzionalità di rete per il lavoro cooperativo e l'esecuzione.

Per informazioni si consulti il sito Web http://hpcn.dsi.unifi.it/~tinymoods.

Nicola Baldini, Pierfrancesco Bellini, Fabrizio Fioravanti e Paolo Nesi lavorano presso il Dipartimento Sistemi e Informatica, Facoltà di Ingegneria dell’Università di Firenze.

  

Chi e Dove

Prof. Paolo Nesi, nesi@dsi.unifi.it,

nesi@ingfi1.ing.unifi.it

(coordinatore del progetto)

MOODS Staff, moods@hpcn.dsi.unifi.it

(per informazioni tecniche)

c/o Dipartimento di Sistemi e Informatica

Facoltà di Ingegneria

Via S. Marta, 3

50139 Firenze

Sito Web ufficiale:

WWW: http://aguirre.ing.unifi.it/~hpcn/wwwmoods/wwwpag.html