Informatica applicata alla musica/2005-2006

NEWS

In questa sezione verranno riferite le notizie fresche di giornata ed importanti in ordine cronologico,lasciando in alto le più recenti.

Informazioni generali

Docenti e Sito Del Corso

• prof. Goffredo Haus (pg al dico.unimi.it)
• pagina del corso: sezione del lim;

Modalità d'esame

Prova scritta.Alla pagina del corso è in linea u nesempio di scritto. Ovviamente cambieranno le domande ma in linea sarà come quello online.
Nota bene:non sono previsti compitini.

Orari e luogo delle lezioni

Lunedì	Giovedì
14:30-16:00 Aula Alfa	13:30-15:00 Aula Alfa

Nota bene:gli orari sono già stati privati del quarto d'ora accademico. Per cui Haus inizierà a spiegare esattamente dall'ora riportata poco sopra.

Orario di ricevimento studenti

Martedì		11:30-12:30 Stanza P111

Nota bene:non è necessario prendere appuntamento per avere udienza dal prof.

Forum del corso, e affini

• Consultare il DSY.
• da musicomio: forum Informatica applicata alla musica

Materiale didattico

Cosultare il sito del corso dove sono già presenti le dispense. Durante il corso il materiale verrà selezionato e si chiarirà quali parti andranno ben approfondite e quali solo lette con più o meno attenzione.
Non fare riferimento alla bibliografia,ormai obsoleta. L'unico riferimento bibliografico da tenere in considerazione è questo:

• AA.VV. (G. Haus & I. Pighi Editors): "Standards in Computer Generated Music", multiplatform mixed mode CD-ROM (Macintosh, Windows, Unix + CD-DA tracks), IEEE Computer Society Press, 1996.

Esami passati, tesine, compiti ..

da musicomio 2006:

• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=1426 " Domande di Haus" - 25/4/2006

da musicomio 2005:

• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=2628 "TEMI D'ESAME" - Lug 05, 2005:
• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=2743 testo esame di luglio - 2005
• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=1426 Domande di Haus - Lug 14, 2005
• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=2581 Domande scritto del 23/06/2005 con sondaggio

in http://www.lim.dico.unimi.it/didatt/progmus.htm

• Esempio di testo della prova scritta (Appello di giugno 2004)

OLDIES

La sezione riposta notizie della passata edizione del corso(04/05). Prova scritta.

da http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=1430&postdays=0&postorder=asc&start=15 Mer Giu 30, 2004 8:54 am:

ho chiesto al prof di quanto potevo migliorare il mio voto... mi ha risposto... gh:"come ho già spiegato a lezione l'orale per gli scritti sufficienti non migliora il voto, serve per commentare lo scritto; se vuole migliorare deve rifare lo scritto. "

Testi

Lista dispense in http://www.lim.dico.unimi.it/didatt/progmus.htm

Vari post da musicomio:

• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=2210 "solo dispense ed appunti"
• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=1367 - elenco 'titoli' del 2004
• http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=2280
  • "come bisogna studiare le dispense"

da http://www.musicomio.org/fora/viewtopic.php?t=2280&postdays=0&postorder=asc&start=15 Mido Gio Mag 26, 2005:

Vi comunico ufficialmente che ho scritto direttamente ad Haus e mi ha scritto cosa da studiare e cosa da leggere o guardare:

• Teorema del campionamento (enunciato e aliasing)
• Quantizzazione
• Codifica Compact Disc Digital Audio
• Compressione audio senza perdita di informazione (leggere)
• Modelli fisici per la programmazione timbrica (leggere)
• Codifica MPEG Audio
• Editing diretto in formato MP3
• Codifiche audio AAC & MP4
• Tutorial MP3 & AAC (leggere)
• Tutorial MPEG7
• Music V e simboli di testi musicali (guardare)
• Articolo IEEE ScoreSynth (leggere)
• Reti di Petri musicali
• Modello formale "Bolero" - parte 1 (leggere)
• Modello formale "Bolero" - parte 2 (leggere)
• Modello formale "Sagra della primavera" (leggere)
• Ambiente di analisi/resintesi di testi musicali (leggere)
• NIFF
• XML musicale
• XML e MX
• Manuale di MX
• Segmentazione automatica di partiture
• MIDI
• Digital Rights Management

Altro materiale consigliato

da http://www.lim.dico.unimi.it/didatt/progmus.htm - Bibliografia complementare consigliata:

AA.VV. (G. Haus & I. Pighi Editors): "Standards in Computer Generated Music", multiplatform mixed mode CD-ROM (Macintosh, Windows, Unix + CD-DA tracks), IEEE Computer Society Press, 1996.

AA. VV.: "Music Processing", G. Haus Ed.,Computer Music and Digital Audio Series, A-R Editions, Madison (WI), 1993.

G. Haus: "Elementi di informatica musicale", Gruppo Editoriale Jackson, Milano, 1984.

Appunti degli studenti

v. STCM per ri-consultare le fonti di appunti

da MaggyOnline: http://www14.brinkster.com/maggyonline/2infomusi.asp

• NB: lo zip non comprende _09 e _10: meglio salvare i .doc

Nota dell'autore da post del giu 06, 2005: Le mie "dispense ridotte" non sono un'alternativa allo studio delle dispense originali. Non consiglio di studiare solo quelle perchè non sono altro che riassunti. Comunque credo che, dopo aver studiato (o letto) le dispense intere, quelle ridotte siano un buon materiale per il ripasso.

Diario del corso 05/06

Questa è la sezione ufficiale del diario del corso 05/06.

Lezione del 6/03/06

• Relazione fra i passaggi:
  • Audio --> Partitura;
  • Partitura --> Audio;
  • Partitura --> Strutture;
  • Performance --> Strutture;

Schema:

                     
                        >PERFORMANCE<
                       /             \
                      /               \
          AUDIO <---->                <----> PARTITURA <----> STRUTTURE
                      \               /
                       \             / 
                        > STRUMENTI< 

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Lezione del 10/03/06

• suono: è un fenomeno di tipo ondulatorio che alterna fasi di compressione e rarefazione dell'aria,percepite dal nostro apparato uditivo ed elaborate dal nostro sistema nervoso. Siamo in grado di sentire,come qualsiasi strumento,un certo range di frequenze. La nostra percezione non è praticamente mai lineare e soggettiva per ogni individuo.

Praticamente osserviamo una variazione di valori di ampiezza nel tempo. E' importante distinguere due tipi di segnale:

• analogico: rappresenta con la sua forma il fenomeno di compressione e rarefazione. La sua natura vuole valori infiniti di tempo e anche di ampiezza,quindi non rappresentabili sulla memoria finita del calcolatore.
  

  Segnale digitale
• digitale: è una rappresentazione discretizzata dell'analogico. Attraverso processi di campionamento e quantizzazione,preleviamo porzioni di informazione e le diamo un'altra "forma".

Le operazioni sui segnali analogici(come quella di copia),introducono sempre una componente sgradita,detta rumore,che va a sommarsi al segnale originale,distorcendolo. Iterando questi processi,la degenrazione del segnale diverrà tale da non riconoscerne più l'originale.
Nel digitale non si lavora sulle forme dell'informazione,ma sui codici. C'è una convenzione che mi associa ad un simbolo(come le cifre binarie),un certo livello di tensione elettrica. Quindi il risultato di operazioni in questo campo portano al mantenimento totale dell'informazione o alla sua erroneità totale.

Processo di digitalizzazione

Si passa da una situazione in cui i valori del tempo e delle ampiezze si esprimono su un continuo,ad un livello di discretizzazione memorizzabile su un supporto fisico. La discretizzazione nel tempo viene detta campionamento(sampling),e quella dei valori delle ampiezza quantizzazione(quantizing).

Campionamento

E' detto uniforme se considero intervalli di tempo uguali fra loro. Nei CD audio il campionamento avviene ad una frequenza di 44100 Hz(Hertz),ossia consideriamo 44100 istanti in un secondo,moltiplicato per 2 se consideriamo due canali. Nelle codifiche standard la codifica dei bit è fissata a priori,per esempio sempre nei CD,abbiamo 44100 valori,ognuno dei quali rappresentato con 16 bit(quindi le combinazioni possibili sono 2¹⁶,ossia 65535 valori,e se consideriamo anche quelli negativi attraverso il complemento a 2,abbiamo un range che va da -32768 a 32767).

• Teorema di campionamento: la metà della frequenza di campionamento(detta frequenza di Nyquist) deve essere strettamente maggiore della frequenza massima del segnale che vogliamo campionare(in altre parole la frequenza di campionamento deve essere maggiore del doppio della frequenza massima del segnale).Considerando F_c come frequenza di campionamento e F_max come la massima frequenza assunta dal segnale si ha:
  

F_c>2F_max oppure F_max<F_c/2

Considerare una frequenza di campionamento inferiore al doppio della frequenza massima ci porta a della perdita di informazione e alla produzione di u nsegnale distorto con una frequenza più grave. Un tale errato campionamento produce il cosiddetto fenomeno di Aliasing(o holdover o equivocazione delle frequenze). Nei dispositivi di digitalizzazione si usa un filtro passa basso,che filtrerà tutte le frequenze superiori a quella di taglio,ossia se usiamo la frequenza di Nyquist come frequenza di taglio del filtro,tutte le frequenze del segnale da campionare che sono maggiori di essa,verranno scartate. La bontà del filtro dipende da quanto nettamente filtre le componenti frequenziali.
In pratica si molitplicherà il segnale analogico limitato in frequenza per un treno di impulsi unitari a intervalli costanti di tempo quanti sono i campioni nell'unità di tempo.

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Lezione del 13/03/06

La quantizzazione è il processo che discretizza i valori d'ampiezza del segnale da digitalizzare. Tale processo introduce sempre degli errori sotto forma di rumore,che possono essere di due tipologie particolati:

1. rumore granulare: è determinato dall'intervallo di quantizzazione(delta)e quindi,poichè il valore registrato collassa ad uno degli estremi dell'intervallo,al massimo questo tipo d'errore sarà pari a delta/2. Può essere solo ridotto prendendo delta molto piccoli;
2. errore di saturazione: quando non si hanno abbastanza bit per codificare il segnale,la parte eccedente viene saturata al valore massimo o al peggiore dei casi ribaltata nella fascia di valori opposta,poichè i bit significativi sono stati omessi dalla banda d'ampiezza codificabile.

Ci sono svariate tecniche per quantizzare in maniera diversa da quella lineare uniforme:

Tecniche floating point
Mi permettono di scegliere la banda d'ampiezza da usare,per privilegiare con un campionamento maggiore le bande di frequenza su cui si attesta maggiormente il suono;

• istantaneo: per ogni ampiezza istantanea viene codificato un esponente e una mantissa;
• sillabico: si usa un buffer in cui porzioni del segnale analogico viene memorizzato per esser analizzato,al fine di ricercare quel fattore omogeneo in tutta la porzione considerata tale che possa essere codificato una volta sola. il problema è che non si sa a priori quanto siano grandi le sillabe,ciò implica quindi un ritardo nei calcoli e nella costruzione del segnale nell'associamento dei valori,senza contare l'impiego della memoria. Non sono adatti per applicazioni in real-time;
• a blocchi: procede come il sillabico,ma la sillaba è fissata in un blocco predeterminato,a prescindere dall'ingresso del segnale.

Riassumendo,il processo di digitalizzazione vede l'impiego di un filtro passa basso e di un sistema ADC,mentre il processo inverso vede un sistema DAC e il solito filtro passa basso.

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Lezione del 17/03/06

Le tecniche differenziali di quantizzazione.

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Lezione del 20/03/06

Tutorial sull'MPEG a cura di Vercellesi.