Curtis Roads, ed. The Computer Music Tutorial. MIT Press, 1996. 1,234 pp Joel Chadabe. Electric Sound: The Past and Promise of Electronic Music. Prentice Hall, 1997.370 pp

To the uninitiated, the field of computer music may seem a bit overwhelming, in that it combines new technologies with music composition and performance practices that often seem quite distant from the Western classical tradition.For those who are intrigued but unsure where or how to get started, two recently published texts combine to serve as a thorough introduction to both the history and techniques of computer music Geers reviews these pieces both in merit and utility

Oblique Strategies

Geers reflects on the process to distinguish distinct musical style in composition through content and form

LC: A Mostly-strongly-timed Prototype-based Computer Music Programming Language that Integrates Objects and Manipulations for Microsound Synthesis

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Non-Standard Sound Synthesis with Dynamic Models

Full version unavailable due to 3rd party copyright restrictions.This Thesis proposes three main objectives: (i) to provide the concept of a new generalized non-standard synthesis model that would provide the framework for incorporating other non-standard synthesis approaches; (ii) to explore dynamic sound modeling through the application of new non-standard synthesis techniques and procedures; and (iii) to experiment with dynamic sound synthesis for the creation of novel sound objects. In order to achieve these objectives, this Thesis introduces a new paradigm for non-standard synthesis that is based in the algorithmic assemblage of minute wave segments to form sound waveforms. This paradigm is called Extended Waveform Segment Synthesis (EWSS) and incorporates a hierarchy of algorithmic models for the generation of microsound structures. The concepts of EWSS are illustrated with the development and presentation of a novel non-standard synthesis system, the Dynamic Waveform Segment Synthesis (DWSS). DWSS features and combines a variety of algorithmic models for direct synthesis generation: list generation and permutation, tendency masks, trigonometric functions, stochastic functions, chaotic functions and grammars. The core mechanism of DWSS is based in an extended application of Cellular Automata. The potential of the synthetic capabilities of DWSS is explored in a series of Case Studies where a number of sound object were generated revealing (i) the capabilities of the system to generate sound morphologies belonging to other non-standard synthesis approaches and, (ii) the capabilities of the system of generating novel sound objects with dynamic morphologies. The introduction of EWSS and DWSS is preceded by an extensive and critical overview on the concepts of microsound synthesis, algorithmic composition, the two cultures of computer music, the heretical approach in composition, non- standard synthesis and sonic emergence along with the thorough examination of algorithmic models and their application in sound synthesis and electroacoustic composition. This Thesis also proposes (i) a new definition for “algorithmic composition”, (ii) the term “totalistic algorithmic composition”, and (iii) four discrete aspects of non-standard synthesis

Finite-Volume Filtering in Large-Eddy Simulations Using a Minimum-Dissipation Model

Large-eddy simulation (LES) seeks to predict the dynamics of the larger eddies in turbulent flow by applying a spatial filter to the Navier-Stokes equations and by modeling the unclosed terms resulting from the convective non-linearity. Thus the (explicit) calculation of all small-scale turbulence can be avoided. This paper is about LES-models that truncate the small scales of motion for which numerical resolution is not available by making sure that they do not get energy from the larger, resolved, eddies. To identify the resolved eddies, we apply Schumann’s filter to the (incompressible) Navier-Stokes equations, that is the turbulent velocity field is filtered as in a finite-volume method. The spatial discretization effectively act as a filter; hence we define the resolved eddies for a finite-volume discretization. The interpolation rule for approximating the convective flux through the faces of the finite volumes determines the smallest resolved length scale δ. The resolved length δ is twice as large as the grid spacing h for an usual interpolation rule. Thus, the resolved scales are defined with the help of box filter having diameter δ= 2 h. The closure model is to be chosen such that the solution of the resulting LES-equations is confined to length scales that have at least the size δ. This condition is worked out with the help of Poincarés inequality to determine the amount of dissipation that is to be generated by the closure model in order to counterbalance the nonlinear production of too small, unresolved scales. The procedure is applied to an eddy-viscosity model using a uniform mesh

Composição de sistemas musicais interactivos

This work proposes a contribute to the understanding of computer-based interactive music practices, in order to establish methodologies that can provide a more transparent, flexible and dynamic process in related compositional activity. This research is developed by examining and articulating complementary perspectives on the intersection of computer music with interaction. We begin by researching on models, materials, techniques and concepts that can contribute to this practice, attempting to understand the affordances and constraints that the computational medium provides. We then study how interaction has contributed to the contemporary context of interactive music practices by reshaping the relationship between the composer, the performer, the audience and the environment. In order to further scrutinize the potential of computer-based interactive music, we investigate new programming paradigms and how they can yield a more adequate context for artistic practices such as music. Complementing these explorations, we implement a computational framework, suggesting an alternate approach to interactive music practices.As novas abordagens aos meios digitais levaram à criação de técnicas e processos que procuram solucionar as mais variadas tarefas na composição e performação. Neste contexto, o uso de computadores para a prática musical não contribuiu apenas para a representação complexa de processos musicais com um elevado grau de detalhe e repetibilidade nos domínios da síntese e processamento de sinal em tempo real, para a composição algorítmica ou análise musical. O exponencial crescimento da capacidade de armazenamento e da velocidade de processamento dos computadores, tornou-os instrumentos viáveis para a composição e performação, permitindo a extemporização de decisões musicais e a expansão da performação para além dos limites fisiológicos humanos. Neste sentido, temos assistido a um crescente desenvolvimento de aplicações dedicadas à performação musical, tais como o Ableton Live1 ou o Reason2. Estas aplicações permitem a gravação, edição e reprodução de som e a sua integração com uma grande diversidade de interfaces para o controlo e parametrização de eventos musicais. Encontramos, apesar de tudo, vários obstáculos ao tentar expandir o nosso potencial criativo para o desenvolvimento de situações musicais interactivas. Em geral, ferramentas como as acima mencionadas, condicionam o âmbito de decisão do compositor ao proporcionar soluções generalistas e pré-determinadas, reduzindo as suas possibilidades a uma mera selecção de processos e respectivos ajustes de parâmetros. Consequentemente, estas ferramentas não só conduzem a um inconsciente tecnológico, ao ocultar os processos que caracterizam a prática musical, mas também a uma escuta tecnológica, em que facilmente se percepciona o software utilizado na criação das obras. A utilização de software programável, como o Max/MSP3, Pure Data4 ou SuperCollider5 já permite um maior dinamismo, embora instigue modelos de interacção específicos que se tornam relevantes compreender. Os fluxos de informação das linguagens datafow assemelham-se à configuração de circuitos analógicos na música electrónica. Os 'instrumentos' das linguagens Music-N seguem o paradigma acústico, reforçando consequentemente a distinção entre composição e performação; neste sentido, a composição assume-se como a definição de possibilidades de interacção através da criação de estruturas, instrumentos e interfaces, em que todas as decisões composicionais são tomadas a priori, negligenciando o potencial expressivo das práticas de improvisação. Na tentativa de colmatar estas limitações, consideramos as potencialidades de expressão musical em tempo-real e as possibilidades comunicacionais que daí advêm, reconhecendo que os meios computacionais estão ainda abertos a muitas opportunidades de investigação. Neste sentido, o presente estudo procura contribuir para o alargamento do conhecimento artístico e científico no âmbito da Informática Musical, mais concretamente no que concerne a concepção e utilização de sistemas musicais interactivos, com o fim de estabelecer metodologias que possam fornecer um processo composicional mais transparente, flexível e dinâmico. Pretendemos então desenvolver uma metodologia que permita uma prática composicional mais adequada a este contexto, tornando os processos mais subjectivos, dinâmicos e transparentes, no sentido de facilitar as relações que se estabelecem com o computador, explorando ideias musicais de uma forma criativa, assim como melhorar o discurso que pode ser estabelecido com outros músicos, o público e o meio ambiente. Ao direccionar esta investigação para a intersecção entre música por intermédio do computador e a interacção levantam-se questões importantes que serão abordadas no desenvolvimento desta tese. A definição dos limites da composição no contexto da música interactiva por computador é ambígua, dado que esta prática se encontra intimamente relacionada com composição algorítmica ou com design sonoro por um lado, e por outro com performação e improvisação. A identificação e compreensão de modelos, técnicas e conceitos utilizados neste contexto tecnológico torna-se fundamental na definição da abrangência do nosso estudo. Deste modo, questionamos as ferramentas que utilizamos, o modo como são usadas e quais os objectivos que levaram à sua criação. Esta ideia também se estende à natureza dos materiais utilizados, exigindo uma compreensão mais aprofundada do computador como um medium, e das possíveis articulações que se estabelecem entre o compositor, os resultados sonoros e respectivos processos musicais. A definição de obra musical no contexto da música interactiva entende-se como uma acção ao invés de um objecto, dada a sua natureza efémera. Esta característica aprofunda a sua relação com as práticas de música improvisada. Com o objectivo de desenvolver estratégias mais adequadas para criação de situações interactivas por intermédio do computador são seguidas duas direcções de investigação complementares. Em primeiro lugar, levanta-se a necessidade de fazer um levantamento histórico sobre as práticas musicais interactivas no sentido de extrair os aspectos mais significativos para a música contemporânea. Pretendemos deste modo identificar possíveis soluções a desenvolver na componente prática da nossa investigação. Em segundo lugar, passamos para a aplicação prática destas soluções, através de um trabalho musical que permite a implementação e avaliação dessas hipóteses. Reconhecendo a natureza transdisciplinar do nosso estudo, adoptamos uma metodologia orientada para a acção (action-based research) ⁠ tal como preconizado por Coghlan e Brannick (2010). Deste modo, direccionamos a revisão literária para a compreensão geral da música interactiva em busca de estratégias e modelos que possam indiciar possíveis acções na nossa prática. Em seguida, prosseguimos com a nossa investigação desenvolvendo uma análise teórica e metodológica em paralelo com uma experimentação prática, em ciclos iterativos de acção, planeamento, implementação e avaliação. Fazer um levantamento das possíveis articulações que podem ser estabelecidas entre o compositor e a sua obra permite identificar abordagens alternativas que têm sido levadas a cabo para mediar ideias composicionais, com a expectativa de proporcionar uma compreensão mais profunda da natureza do meio computacional. Desta forma, no primeiro capítulo, investigamos diferentes direcções apontando para a exploração de novas sonoridades e para a delegação de intenções musicais a meios mecânicos, performadores e audiência. Consagramos também neste capítulo a nossa atenção à mudança de paradigma: das obras de formato fixo para obras que tomam a noção de processo como foco central. Esta noção de processo, como o conjunto de técnicas e estratégias mentais que levam à criação da obra musical, é de particular relevância para o nosso estudo. Nesta perspectiva, abordamos diversas obras: desde as primeiras obras no seio da música experimental de John Cage, aos compositores minimais como Steve Reich, passando pelo trabalho desenvolvido por Karlheinz Stockhausen. Também relevantes, são as possibilidades de interacção que se desenvolveram a partir da música electrónica, em que a espontaneidade da performação é particularmente valorizada em prejuízo da forma, contexto em que a Sonic Arts Union assumiu um papel preponderante. No segundo capítulo, a investigação centra-se na natureza computacional e nas estratégias que foram desenvolvidas no sentido de tomar partido do computador para a prática musical. Partindo da máquina de Turing e do conceito de algoritmo, procuramos também proporcionar um entendimento do funcionamento deste tipo de máquinas e das estratégias que se adoptaram para formalizar processos musicais, dando origem à composição assistida por computador. Deste modo, questionamos as ferramentas que utilizamos, o modo como são usadas e quais os objectivos que levaram à sua criação. Esta ideia também se estende à natureza dos materiais utilizados, exigindo uma compreensão mais aprofundada do computador como um medium, e das possíveis articulações que se estabelecem entre o compositor, os resultados sonoros e respectivos processos musicais. No sentido de aprofundar as possibilidades de interacção que os computadores proporcionam, no terceiro capítulo analisamos os sistemas musicais interactivos que se desenvolveram a partir da década de 1970, com o intuito de sublinhar possíveis direcções para a nossa prática musical. Procuramos não só identificar as técnicas e estratégias utilizadas para a criação sonora em tempo-real mas também as possibilidades comunicacionais que daí advêm. No quarto capítulo abordamos os desenvolvimentos mais recentes das artes computacionais no sentido de estabelecer uma nova perspectiva relativamente à prática musical interactiva. Considerando o meio computacional do ponto de vista creativo, em oposição à ideia do computador como uma mera ferramenta, assumimos a programação interactiva como um potencial promissor para a prática musical interactiva. Esta investigação é sustentada por uma prática musical interactiva que se desenvolve através da criação de Thr44, um framework computacional através do qual procuramos proporcionar um contexto mais dinâmico, flexível e transparente para a criação de sistemas musicais interactivos. Em Thr44, relacionamos abordagens à programação interactiva, nomeadamente o live-coding, com o desenvolvimento prévio de um conjunto de objectos e comportamentos que podem ser articulados durante a performação. Estratégias e paradigmas, como por exemplo, a programação baseada em protótipos podem ser usados e modificados dinamicamente (on-the-fly) facilitando a prototipagem de ideias, assim como o incremento de decisões composicionais no âmbito da performação. Procuramos com esta investigação contribuir para a discussão sobre a música interactiva baseada no computador com o objectivo de proporcionar uma compreensão mais profunda destas práticas, dos seus desenvolvimento e das relações que se estabelecem com as ciências e as tecnologias, no contexto da música contemporânea. Nesta perspectiva, propomos uma alternativa às práticas dominantes, que não só afirmam a nossa impotência para interferir com a evolução tecnológica, mas também dificultam as potencialidades criativas que daí podem advir. Consequentemente, procuramos não apenas contribuir com uma reflexão teórica sobre estas práticas, mas também disponibilizamos o sistema computacional desenvolvido, de modo a promover a discussão e experimentação em torno das práticas musicais interactivas

CFD modeling of biomass combustion and gasification in fluidized bed reactors

Biomass is an environmentally friendly renewable energy source and carbon-neutral fuel alternative. Direct combustion/gasification of biomass in the dense particle-fluid system is an important pathway to biomass energy utilization. To efficiently utilize biomass for energy conversion, a full understanding of biomass thermal conversion in lab/industrial-scale equipment is essential. This thesis aims to gain a deeper understanding of the physical and chemical mechanisms of biomass combustion/gasification in fluidized bed (FB) furnaces using computational fluid dynamics (CFD) simulations. A three-dimensional reactive CFD model based on the Eulerian-Lagrangian method is developed to investigate the hydrodynamics, heat transfer, and gasification/combustion characteristics of biomass in multiple-scale FB furnaces. The CFD model considered here is based on the multi-phase particle-in-cell (MP-PIC) collision model and the coarse grain method (CGM). CGM is computationally efficient; however, it can cause numerical instability if the clustered parcels pass through small computational cells, resulting in the over-loading of solid particles in the cells. To address this issue, a distribution kernel method (DKM) is proposed. This method is to spread the solid volume and source terms of the parcel to the surrounding domain. The numerical stiffness problem caused by the CGM clustering can be remedied using DKM. Validation of the model is performed using experimental data from various lab-scale reactors. The validated model is employed to investigate further the heat transfer and biomass combustion/gasification process. Biomass pyrolysis produces a large variety of species in the products, which poses great challenges to the modeling of biomass gasification. A conventional single-step pyrolysis model is widely employed in FB simulations due to its low computational cost. However, the prediction of pyrolysis products of this model under varying operating temperatures needs to be improved. To address this issue, an empirical pyrolysis model based on element conservation law is developed. The empirical parameters are based on a number of experiments from the literature. The simulation results agree well with the experimental data under differentoperating conditions. The pyrolysis model improves the sensitivity of gasification product yields to operating temperature. Furthermore, the mixture characteristics of the biomass and sand particles and the effect of the operating conditions on the yields of gasification products are analyzed. The validated CFD model is employed to investigate the fluidization, combustion, and emission processes in industrial-scale FB furnaces. A major challenge in the CFD simulation of industrial-scale FB furnaces is the enormous computational time and memory required to track quadrillions of particles in the systems. The CFD model coupling MP-PIC and CGM greatly reduces the computational cost, and the DKM overcomes the unavoidable particle overloading issue due to the refined mesh in complex geometry. The CFD predictions agree well with onsite temperature experiments in the furnace. The CFD results are used to understand the granular flow and the impact of operating conditions on the physical and chemical processes in biomass FB-fired furnaces

Into the sounding environment A compositional approach

The focus of the compositional approach presented in this folio is the sounding environment. The term sounding environment is used in this context to refer to the whole of our living experience in the world which we might register as relating to sound. It might include everything that is sounding, seemingly sounding, imagined sounding, remembered sounding, sensed as sounding, composed to sound. It includes thus the actual sound environment, all that is sensed or interpreted as sound and imaginary sounds. This dissertation accompanies the seven acousmatic and the two sound installation works included in the folio. It is divided into two parts. In the first part relevant ideas and theories both from the literature of electroacoustic music composition and soundscape composition are discussed while in the second the compositional approach to the sounding environment is presented as applied to the works

Real-time audiovisual and interactive applications for desktop and mobile platforms

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 201