Creadores, Historia

Explorando el Microverso: Música con microcontroladores

septiembre 1, 2021

Los humanos hemos experimentado con el sonido, haciendo música y creando instrumentos desde tiempos prehistóricos. En un principio, hacíamos sonidos con objetos que encontrábamos en la naturaleza, incluyendo conchas y vegetación, pero a medida que fuimos desarrollando nuestras habilidades y herramientas, nuestros instrumentos también mejoraron. 

Cada uno de los instrumentos que vemos hoy en día como algo muy común, en su momento resultaron inventos, influenciados por una gran diversidad de instrumentos pertenecientes a culturas de todo el mundo. Tomemos al violín como ejemplo, no fue hasta el siglo XVI en que se inventó, cuando los fabricantes de laúdes y liras empezaron a rediseñar instrumentos de cuerda anteriores al violín. El diseño de esos primeros violines evolucionó durante los siglos posteriores a medida en que la demanda de la orquesta incrementó y nuevas herramientas y técnicas estuvieron disponibles.

No se trata tan sólo de instrumentos. Quizás podrás pensar que los pilares de la música clásica tales como Stravinsky, Strauss o Debussy son una élite aburrida, sin embargo en sus días fueron vistos como avant garde y radicales. El estreno de Stravinsky: El Rito de la Primavera casi provoca una riña, pues los acordes disonantes, el ritmo pulsante y los bailarines de ballet moderno escandalizaron e indignaron a los asistentes. 

Incluso las notas musicales que utilizamos actualmente en la música occidental no siempre estuvieron grabadas en piedra, en realidad fue sólo hasta 1955 que la frecuencia del LA central se fijó de forma oficial en 440 Hz. Antes de que los 440 Hz se aceptaran como el estándar de LA central había variaciones regionales y nacionales para el tono patrón de afinación de los instrumentos musicales. No todo el mundo aceptó con entusiasmo la globalización de las notas musicales e incluso todavía existe un amplio debate público al respecto. Si te tomas un tiempo para indagar un poco en Internet sobre los 440 Hz, encontrarás muchas teorías conspirativas y múltiples campañas para modificar el LA central a 432 Hz, 438 Hz o hasta 538 Hz.

Por lo tanto podemos ver que toda la música es inventada al igual que todos los instrumentos, así que como creadores deberíamos sentirnos empoderados para seguir los pasos de aquellos que nos precedieron en la experimentación musical y trabajar en el campo sonoro de la forma en que queramos. ¿A qué lugares habrán de llevarnos nuestros experimentos?

La grabadora de cinta magnética inició la revolución de la música electrónica en la década de 1940.

Los hackers tecnológicos cambian la historia musical

Analicemos un elemento de la tecnología musical: el magnetófono, y cómo la gente que lo pirateó cambió la producción musical moderna. La grabadora de cinta magnética fue inventada en Alemania y utilizada en la Segunda Guerra Mundial por los nazis con fines propagandísticos. Al terminar la guerra, las tropas aliadas descubrieron esta tecnología y la llevaron a sus países. Con el tiempo, las grabadoras de cinta magnética empezaron a utilizarse en los estudios de radiodifusión y grabación de todo el mundo. A medida que la tecnología evolucionaba y se generalizaba, también se abarataba y se hacía más accesible para las personas y las instituciones. A medida que más personas tenían acceso a estas máquinas, algunas empezaron a jugar con ellas de forma inesperada. En París, un puñado de estos experimentadores de grabadoras de cinta magnética empezaron a compartir su trabajo, lo que llevó a la creación de un movimiento icónico llamado musique concrète.

Para editar una grabación en cinta magnética, había que cortar de forma manual la cinta con una cuchilla y utilizar cinta adhesiva para unirla a la siguiente parte de la cinta magnética. La gente de la musique concrète salía al mundo a grabar todo tipo de sonidos interesantes en su cinta. Después, tomaban secciones de esta cinta, las cortaban, las volteaban (para reproducir los sonidos al revés), las aceleraban o ralentizaban (para obtener tonos más altos o más bajos), y una vez que las distorsionaban, las pegaban y hacían una nueva grabación para crear nuevos y emocionantes sonidos.

Volvamos una vez más al violín y tomemos como ejemplo el punteo de una cuerda de violín: el sonido comienza de forma inmediata y luego se apaga gradualmente. En la producción musical, eso se llamaría un ataque corto y una liberación larga. Gracias a los avances alcanzados por las técnicas empleadas en la musique concrète, se volvió posible invertir el sonido del violín para producir un nuevo sonido con un ataque largo y una liberación corta. Todo esto nos parece bastante normal ahora, pero en aquella época era revolucionario.

Hoy en día tú puedes ir a YouTube y escuchar música experimental de los años cuarenta, pero ojo, no esperes composiciones armoniosas ni ritmos fuertes. Puede que su música no llegara al mainstream, pero sus técnicas sí. Su lugar en la historia se cimentó en la década de 1960, cuando los Beatles se convirtieron en la primera gran banda que utilizó las mismas técnicas que el movimiento parisino para crear los sonidos psicodélicos del tema “Tomorrow Never Knows”.

La compositora y música Daphne Oram fue pionera de los nuevos sonidos de la música electrónica a partir de sintetizadores y bucles de cinta en los años 50. Fotografía de Daphne en el legendario BBC Radiophonic Workshop.

BBC Radiophonic Workshop 

Otro trabajo influyente en la música contemporánea y proveniente de la música concreta, es el trabajo de una notable mujer británica llamada Daphne Oram. Daphne se dedicaba a la música y a la Física y se convirtió en una figura emblemática en los orígenes de la música electrónica. Trabajaba en la BBC como calibradora (o ingeniera de mezcla), o que implicaba montar equipos de grabación y alinear discos de vinilo para una transmisión sin fisuras. Oram tenía una gran afición a la música de vanguardia, incluida la música concreta. Se dio cuenta de que la combinación de las grabadoras de cinta magnética con las nuevas técnicas de París tenían un gran potencial para nuevos sonidos en la música. Por ello, grabó tonos de generadores de ondas sinusoidales en bucles de cinta y experimentó con los efectos al poner la reproducción a distintas velocidades, obteniendo como resultado música puramente electrónica.

Los colegas de Oram en la BBC no estaban entusiasmados con su trabajo: le costó ocho años de experimentación y mucha persuasión antes de poder convencer a alguien de que la dejara crear música para un programa de la BBC. Esto no sólo se debió a la naturaleza vanguardista de su trabajo, sino también al hecho de ser una mujer. “Querían mi trabajo“, dijo Oram, “pero no me querían a mí“. Tras asociarse con su colega Desmond Briscoe, la BBC finalmente cedió a sus peticiones de crear un departamento dedicado al sonido electrónico. Este departamento se llamó BBC Radiophonic Workshop, mismo que se convirtió en uno de los principales estudios de diseño sonoro experimental del mundo. Existen varios documentales que puedes ver sobre la fascinante historia del BBC Radiophonic Workshop. Dos de estos documentales puedes encontrarlos como Sisters with Transistors y The Delian Mode.

Invención de instrumentos con microcontroladores modernos

El magnetófono es un excelente ejemplo de cómo el fácil acceso a una nueva tecnología y el intercambio de técnicas experimentales dieron lugar a una serie de innovaciones bastante interesantes. Tenemos la fortuna de encontramos en una época muy emocionante para las nuevas tecnologías. Nunca ha habido un mejor momento para empezar a hacer música y experimentar con el sonido. Podemos jugar con todo tipo de microcontroladores y sensores, asimismo podemos utilizar los datos de nuestros sensores para controlar de forma inalámbrica cualquier número de sintetizadores o DAWs (digital audio workstations).

Y no sólo el hardware es cada vez más accesible, sino también los conocimientos necesarios para utilizarlo. En la época de Oram había que viajar a una conferencia o suscribirse a un conjunto de revistas muy especializadas para encontrar información sobre la tecnología musical emergente. Hoy en día tenemos a gente como Look Mum No Computer que nos enseña a construir sintetizadores en YouTube (tal como el Furby Organ de la fotografía), espacios de creación con grupos de hacking musical como el Hackoustic de London Hackspace, y talleres educativos en eventos como el Congreso de CCC.

Furby Organ de Sam Battle. Sam Battle, alias Look Mum No Computer,  es músico, hacker e inventor hizo famoso por el órgano de furbys, 45 robots de juguete que cantan y se activan con un teclado y 90 microcontroladores. Es un prolífico constructor que comparte sintetizadores y circuitos de bricolaje, en YouTube y en lookmumnocomputer.com.

Hackers de la Música Moderna

Algunos favoritos del grupo Hackoustic en London Hackspace…

Fotografía de Sound Stitcher, máquina vintage para interacción

Sound Stitcher de Brendan O’Connor
Sound Stitcher es una máquina vintage de coser interactiva. Al girar la rueda se generan los ruidos de una máquina de coser amplificados digitalmente, mientras que al interactuar con sus palancas, deslizadores y pinzas los sonidos se distorsionan y degradan.

El proyecto Object de Adrian Holder
Holder, alias Precis, hackeó un tocadiscos para que no sólo reprodujera el sonido de la manera tradicional, con una aguja, sino que también produzca música y tonos al golpear su superficie. El tocadiscos también lee la forma, el tamaño, el color y el movimiento de los objetos colocados sobre él.

Springything de Tom Fox
Springything es un instrumento experimental fabricado con resortes, imanes, una bobina de cable y un amplificador. La gama y la variedad de ruidos y texturas sonoras que salen de este instrumento son impresionantes. ¡Construye el tuyo!

Máquina Doppler de Jen Haugan
La Máquina Doppler utiliza el efecto Doppler como una forma lúdica de crear nuevos sonidos. Haugan toca su instrumento en combinación con la retroalimentación y los micrófonos externos, dando lugar a paisajes sonoros efímeros y extraños.

Grandes microcontroladores para instrumentos musicales
Los creadores han hecho música tanto extraña como hermosa con casi todos los microcontroladores que existen, pero aquí están algunos de nuestros dispositivos favoritos para inventar instrumentos.

Makey Makey

Makey Makey kit y una de sus tantas aplicaciones para ingeniosos instrumentos musicales caseros.

Todo el mundo queda encantado con la sencillez del Makey Makey. Su instalación sólo toma algunos segundos, sin necesidad de programar ni realizar soldaduras para convertir objetos ordinarios en paneles táctiles que pueden utilizarse para cualquier invento divertido que se te ocurra, desde un piano de plátanos hasta insólitos controles para jugar. En un circuito Makey Makey, se conecta un objeto conductor (puede ser un elemento metálico o algo con un alto contenido de agua, como la fruta o las personas) a la placa con caimanes y luego se cierra el circuito conectándolo a tierra. A continuación, el Makey Makey se conecta a tu computadora para controlar aquello que le indiques.

Una de las mejores formas de utilizar el Makey Makey es como un instrumento: hacer uso de la placa para tocar el piano con plátanos, tocar los bongós con gelatina y activar muestras de trigger. Es perfecto para principiantes o para divertirse en familia.

Bare Conductive

Helen Leigh y su cuerno afelpado táctil utilizó esta placa para crear un tentáculo de felpa que ronronea al acariciarlo.

Si tienes en mente un proyecto que combine tacto y sonido, deberías considerar la posibilidad de probar la Bare Conductive Touch Board. Conecta los electrodos de la placa a un material conductor (como una cinta de cobre, un cable o pintura conductora) y tu toque desencadenará una de las 12 muestras de audio de la tarjeta SD incorporada, que son muy fáciles de cambiar por muestras de tu elección.

Estas atractivas placas, además de ser compatibles con Arduino, son fiables y sencillas. No necesitas mirar ningún código si sólo deseas la función básica de tocar y reproducir. Tampoco es necesario conectarla a un ordenador para que reproduzca tus sonidos. Si te sientes cómodo escribiendo un poco de código, puedes utilizar la Bare Conductive Touch Board para detectar la proximidad también —¡genial para todo tipo de aplicaciones musicales!—. 

Teensy

Si eres un entusiasta para programar código en Arduino, entonces algunos de los mejores microcontroladores que puedes elegir para proyectos musicales son los Teensys. Son minúsculos, potentes y rapidísimos y cuentan con excelentes herramientas y bibliotecas avanzadas de audio en el ecosistema Teensy. Encontrarás Teensys en el corazón de muchos secuenciadores y sintetizadores.

El creador, investigador y entusiasta de la música Oscar Oomens combinó un Teensy con una Raspberry Pi para crear el hermoso sintetizador SENSEI. El sintetizador cuenta con una interfaz táctil personalizada y un giroscopio portátil que permiten al usuario “dar forma” al sonido en múltiples dimensiones. Además de mover el joystick, se pueden controlar las características del sonido con tres resistencias sensibles a la fuerza en el agarre.

Bela

Fotografía de Bela Mini Starter Kit disponible en shop.bela.io

Antes de continuar, te invitamos a leer en Audiomáquinas un artículo especialmente dedicado a la tarjeta Bela Mini.

Uno de los mejores caminos para hacer un instrumento musical más avanzado con tecnología embebida es Bela. Bela no es un microcontrolador, sino un complemento para la computadora de placa única (SBC) BeagleBone. Bela utiliza software y hardware de código abierto diseñados específicamente para fabricar instrumentos con un buen sonido. Si te tomas en serio la fabricación de instrumentos, ésta es una gran elección.

Helen Leigh no sólo fabricó un tentáculo sonoro, sino que sincronizó un Bela con un sensor táctil capacitivo Trill para hacer una serie de criaturas musicales de escultura de circuito metálico, incluyendo un subgrave y un arpa. ¡Además nos muestra cómo utilizar Bela para construir un sintetizador de patitos de goma! 

Necesitarás…

  • Placa Bela o Bela Mini. Son placas complementarias (“capas”) para ordenadores BeagleBone, pero no necesitas un BeagleBone para este proyecto.
  • Tablero de pruebas
  • Cables de puente, de macho a macho (4)
  • Resistencia sensible a la fuerza (FSR)
  • Resistencia de 10kΩ
  • Computadora con el software Pure Data gratuito de puredata.info
  • Altavoz y cable auxiliar de 1/8″ (3,5mm)

Creación de sonidos interactivos con patitos 

Creados en el Augmented Instruments Lab de la Universidad Queen Mary de Londres, Bela y Bela Mini se basan en los SBC de código abierto BeagleBone Black y PocketBeagle. La mayoría de los SBC y microcontroladores tienen complementos: Raspberry Pi tiene sombreros, Arduino tiene escudos y BeagleBone tiene capas, como Bela. Éste aprovecha las capacidades de alta velocidad del BeagleBone para crear instrumentos de gran capacidad de respuesta y baja latencia. Lo que hace tan atrayente a Bela es que funciona no sólo con C++, sino también con varios programas de síntesis de sonido de código abierto, como Pure Data y Super Collider. Puedes utilizar estos potentes programas de audio para crear tus ruidos y luego incrustarlos en un instrumento que podrás tocar siempre sin necesidad de una computadora conectada. Pure Data es una forma estupenda de hacer todo tipo de cosas complejas y hermosas con el sonido.

Para este ejercicio se utilizarán Bela y Pure Data para ejecutar un patito de goma sintetizado basado en un modelo físico. A partir del modelo físico, la física de un tipo específico de interacción sonora se recrea en el código, lo que nos permite sintetizar sonidos de forma mucho más realista. El código de este ejemplo utiliza como modelo un pato de goma de juguete, creado por Christian Heinrichs. La creación de un modelo físico implica analizar un objeto para tratar de comprenderlo y luego sintetizar todas las formas diferentes en las que emite un sonido: todas sus diferencias de ataque y liberación e intensidad y otras cualidades sonoras, bajo una variedad de condiciones de juego como apretar el aire rápido o lento, dejar que el aire vuelva a fluir, apretar demasiado fuerte, etc. Es la diferencia entre una simple muestra de patito y un patito digital que interactúa de forma realista y que puede crear toda su gama de sonidos dependiendo de cómo se toque.

Este modelo físico puede controlarse con sensores en tiempo real, lo que lo convierte en una forma extremadamente emocionante de crear sonidos satisfactorios, especialmente cuando se combina con un software de audio como Pure Data.

1.Conecta

Imagen 1

Empieza por cablear tu resistencia sensible a la fuerza (FSR). Las FSR son sensores que detectan la presión física, como el peso o la presión. Vamos a manipular esta FSR para activar los sonidos del patito (el patito de goma real visible en la fotografía de arriba es sólo ilustrativo).

Inserta los dos pines metálicos de la base de tu FSR en dos filas separadas de tu protoboard. A continuación, toma tu resistencia de 10kΩ e inserta una de sus patas en la misma fila que una de las patas de tu FSR. Inserta la otra pata de tu resistencia de 10kΩ en la barra de tierra de tu protoboard (Imagen 1).

2.Conecta

Imagen 2

A continuación, conecta tu FSR a tu Bela, que aún no debe estar conectada a la corriente o a tu ordenador. Utiliza cables de puente para conectar la barra de tierra de tu protoboard a un pin de tierra de tu Bela, luego conecta la barra de alimentación de tu protoboard al pin de 3,3V del Bela. Encuentra la pata del FSR que conectaste al carril de tierra en el paso 1.

Conecta un extremo de un cable de puente a un agujero libre en la misma fila que tu FSR conectado a tierra, luego conecta el otro extremo del cable al pin A0 de tu Bela (Imagen 2).

3.Conecta la computadora y el altavoz

Imagen 3

Conecta el cable adaptador auxiliar que viene con tu Bela a las clavijas de salida de audio, y luego utiliza un cable auxiliar normal de 1/8″ (3,5 mm) para conectar un altavoz. Para empezar, baja el nivel de audio de tu altavoz, ya que el tono que vamos a utilizar para probar nuestra configuración puede ser alto.

Antes de conectar tu Bela a tu ordenador, tómate un momento para comprobar que tu placa no está asentada sobre nada conductor. La placa tiene pines metálicos en la parte inferior, así que asegúrate de que no corres el riesgo de provocar un cortocircuito en la placa si la pones sobre un portátil metálico, una tira de cinta de cobre u otro material conductor. Conecta la Bela a tu ordenador utilizando el cable micro-USB a USB-A que viene con la placa (Imagen 3).

4.Realiza una prueba a tu configuración de Bela

Una de las cosas buenas de Bela es que puedes acceder al IDE (el entorno de desarrollo en el que se programa la placa) utilizando tu navegador web. Esto significa que una vez que tu Bela está conectada a tu ordenador, todo lo que tienes que hacer es abrir un navegador y empezar a programar, y ¡sin necesidad de descargar software! Ni siquiera necesitas estar conectado porque tu ordenador reconoce tu Bela como una red local. Después de que tu Bela arranque, ve a http://bela.local en un navegador web para cargar el IDE de Bela. Si http://bela.local no muestra el IDE, prueba con las direcciones IP 192.168.6.2 o 192.168.7.2.

Hay cuatro partes principales del IDE. El editor es donde se escribe el código: C++, Csound, Supercollider Programming Language (sclang), JavaScript o Pure Data. El código se detiene y se ejecuta mediante la barra de herramientas de la parte inferior, donde también se encuentran el osciloscopio y el visualizador de la interfaz gráfica de usuario. La consola te ofrece información sobre tu Bela, como los datos de los sensores y los mensajes de error. Por último, en las pestañas se gestionan los proyectos y la configuración, y se encuentran ejemplos de código, un diagrama interactivo de conexiones y todas las bibliotecas.

Prueba tu configuración navegando a la sección de pestañas del IDE y ejecutando la versión de “Blink” del mundo del audio: el tono sinusoidal. Haz clic en el ícono de la bombilla en la sección de pestañas para que aparezca la carpeta Examples. Haz clic en Fundamentos y luego en el proyecto de ejemplo llamado sinetone para abrirlo en tu editor. Haz clic en el ícono de la flecha circular “build & run” de tu barra de herramientas; tu código debería empezar a ejecutarse en la placa y, si todo va bien, escucharás un tono sinusoidal.

5.Programa tu patito Bela

Vuelve a la pestaña de Ejemplos en el IDE de Bela, y desplázate hacia abajo hasta que encuentres la sección de Datos Puros. Expande esa sección haciendo clic en el +, y luego abre el sketch del patito de goma. El código mínimo que ves en el área del editor es el archivo principal de la colección de archivos que componen el parche de Pure Data. A diferencia del código C++ que se encuentra en el ejemplo de sinetone, no puedes editar los parches de Pure Data directamente en el navegador. Veremos el código de Pure Data más de cerca en el siguiente paso, pero por ahora puedes seguir adelante y ejecutar el código del patito de goma haciendo clic en el ícono de construir y ejecutar en la barra de herramientas.

Presiona, aprieta, mueve y agarra tu FSR para probar tu nuevo patito de goma. Intenta presionar lentamente, rápidamente, con firmeza y suavemente para ver la diferencia.

6.Explora y experimenta

Si quieres saber más sobre el modo en que se crean estos sonidos interactivos difíciles de sintetizar, puedes empezar echando un vistazo al archivo de Pure Data. Pure Data (a menudo llamado Pd) es un entorno de programación visual gratuito y de código abierto para sonido, visuales y otros medios. Es una herramienta maravillosa para crear síntesis de sonido complejas. No puedes editar los archivos Pd directamente en el navegador, así que si quieres echar un vistazo al código de ejemplo con más detalle tendrás que abrirlo con Pd.

En primer lugar, haz clic en el ícono de la carpeta en la sección de pestañas del IDE de Bela para abrir el Explorador de Proyectos, luego descarga tu proyecto y descomprime la carpeta. A continuación, descarga e instala Pd en tu ordenador desde puredata.info. Hay dos versiones de Pd disponibles: Pd Vanilla o Purr Data. Cualquiera de ellas funcionará bien, pero yo tiendo a usar Pd Vanilla.

Imagen 5

Imagen 6

Ve a la carpeta descomprimida que descargó del IDE de Bela y abre _main.pd en Pure Data (Imagen 5). Entra en el modo de edición y haz clic en los nodos duckie y sigdelta para echar un vistazo. Sigdelta calcula la velocidad del flujo de sensores, haciendo que nuestro patito responda a nuestro toque de una manera más natural y sensible. Duckie es el modelo físico (Imagen F), que calcula el flujo de aire y la presión, además de desintonizar la frecuencia del patito cuando empiezas a soltar el agarre y el “aire” empieza a fluir de nuevo.

Sobre Helen Leigh

Como este artículo es una traducción de un artículo escrito por Helen Leigh, te recomendamos visitar el trabajo de esta autora. Helen es escritora y creadora. Su trabajo se centra en el uso creativo de las nuevas tecnologías. Ha escrito materiales educativos de tecnología lúdica para National Geographic, Intel Education y Adafruit y ha desarrollado un curso de diseño, codificación y electrónica para la Corte Real de Omán. Aunado a todo lo anterior, Helen fabrica productos tecnológicos creativos centrados propósitos educativos, como su última colaboración con Imogen Heap, MI.MU, y Pimoroni, un guante para instrumentos musicales controlado por gestos; se puede coser, cablear, codificar y tocar. También imparte clases de electrónica, informática física y tecnología musical en la Universidad de Ravensbourne y en los estudios Tileyard de Londres. Anteriormente fue directora de la plataforma educativa Mission: Explore, misma con la que publicó seis reconocidos libros infantiles.

Podrás encontrar más de su trabajo en su www.doitkits.com.

Helen vive en Berlín, pero frecuenta bastante Londres. Puedes saludarla, preguntarle o mostrarle tus aparatos electrónicos de bricolaje en Twitter (@helenleigh), en YouTube (HelenLeigh) o en Instagram (@helenleigh_makes).


Fuente: Makezine

Artículo original traducido y adaptado a Audiomáquinas.