From Autonomous to Performative Control of Timbral Spatialisation

Timbral spatialisation is one such process that requires the independent control of potentially thousands of parameters (Torchia, et al., 2003). Current research on controlling timbral spatialisation has focussed either on automated generative systems, or suggested that to design trajectories in software is to write every movement line by line (Normandeau, 2009). This research proposes that Wave Terrain Synthesis may be used as an effective bridging control structure for timbral spatialisation, enabling the performative control of large numbers of parameter sets associated with software. This methodology also allows for compact interactive mapping possibilities for a physical controller, and may also be effectively mapped gesturall

Exploring Pitch and Timbre through 3D Spaces: Embodied Models in Virtual Reality as a Basis for Performance Systems Design

Our paper builds on an ongoing collaboration between theorists and practitioners within the computer music community, with a specific focus on three-dimensional environments as an incubator for performance systems design. In particular, we are concerned with how to provide accessible means of controlling spatialization and timbral shaping in an integrated manner through the collection of performance data from various modalities from an electric guitar with a multichannel audio output. This paper will focus specifically on the combination of pitch data treated within tonal models and the detection of physical performance gestures using timbral feature extraction algorithms. We discuss how these tracked gestures may be connected to concepts and dynamic relationships from embodied cognition, expanding on performative models for pitch and timbre spaces. Finally, we explore how these ideas support connections between sonic, formal and performative dimensions. This includes instrumental technique detection scenes and mapping strategies aimed at bridging music performance gestures across physical and conceptual planes

Instruments for Spatial Sound Control in Real Time Music Performances. A Review

The systematic arrangement of sound in space is widely considered as one important compositional design category of Western art music and acoustic media art in the 20th century. A lot of attention has been paid to the artistic concepts of sound in space and its reproduction through loudspeaker systems. Much less attention has been attracted by live-interactive practices and tools for spatialisation as performance practice. As a contribution to this topic, the current study has conducted an inventory of controllers for the real time spatialisation of sound as part of musical performances, and classified them both along different interface paradigms and according to their scope of spatial control. By means of a literature study, we were able to identify 31 different spatialisation interfaces presented to the public in context of artistic performances or at relevant conferences on the subject. Considering that only a small proportion of these interfaces combines spatialisation and sound production, it seems that in most cases the projection of sound in space is not delegated to a musical performer but regarded as a compositional problem or as a separate performative dimension. With the exception of the mixing desk and its fader board paradigm as used for the performance of acousmatic music with loudspeaker orchestras, all devices are individual design solutions developed for a specific artistic context. We conclude that, if controllers for sound spatialisation were supposed to be perceived as musical instruments in a narrow sense, meeting certain aspects of instrumentality, immediacy, liveness, and learnability, new design strategies would be required

The role that sound spatialization plays in improving performance in an interactive installation : study of the correlation between gesture and localization of sound sources in space

The main objective of this research work is to study the correlation between gesture and localization of sound sources in space within the framework of interactive installations, based on theories of hearing and gesture. We have therefore chosen the experimental method by developing an interactive installation with which we carry out three different experiments, in which a subject’s hand is tracked by a Microsoft Kinect depth camera (motion capture) and a deictic gesture is used to trigger recorded music sounds and identify their localization in the horizontal plane. Thus, we manipulate the direction of sound and we measure the percentage of correct perceptual sound source localizations resulting from the participant’s responses in an Inquiry Mode Questionnaire in comparison with the actual directions of the gesture and perceptual sound sources provided by software. Descriptive and inferential statistics is applied to the collected data. The main results show that it is easier to define the origin of sound and that auditory perception is more accurate when its incidence is frontal in the horizontal plane, just as sound source localization theory predicts. Whereas 86.1% of all volunteers consider that their gesture coincides with the origin of sound in experiment 1, in which the use of their gesture in a certain direction produces a sound from that direction, only 58.1% admit the same in experiment 3, in which the same gesture is used to identify the system-predetermined localization of a perceptual sound source in an angle of 260o around a subject. At least 55.9% of all participants do not perceive that their gesture cannot coincide with the origin of sound in experiment 2, since sound is produced from the opposite surround direction, which seems to demonstrate that, when sounds are produced frontally or from the back and a person has the task of controlling their motion with a deictic gesture at the same time, his or her ability to identify the origin of sound generally diminishes, in addition to the already well-known reduced ability to identify it when it is in the median plane, if the head is not rotated. We therefore conclude that there is a relatively high correlation between gesture and localization of sound sources in space, but this is not as perfect as it could be owing to the limitations of the human auditory system and to the natural dependence of head movement on gesture.O objectivo principal deste trabalho de pesquisa é o de estudar a correlação entre gesto e localização de fontes sonoras no espaço, no âmbito das instalações interactivas, com base nas teorias da audição e do gesto. Na ocasisão em que começamos a nossa investigação verificámos que havia vários estudos que abordavam os assuntos “gesto” e “localização de fontes sonoras” de diversas maneiras: 1) de forma independente um do outro e/ou noutros contextos distintos dos das instalações interactivas, como por exemplo em Blauert (1997), Pulkki (1999) Pulkki & Karjalainen (2001), Pulkki (2001a), Bates et al. (2007), Hammershøi (2009), McNeill (1992), Coutaz & Crowley (1995), Choi (2000), Cadoz & Wanderley (2000), Nehaniv (2005), Campbell (2005), ou Godøy & Leman (2010); 2) de um ponto de vista mais técnico, como por exemplo em Harada et al. (1992), Jensenius et al. (2006), Marshall et al. (2006), Schacher (2007), Neukom & Schacher (2008), Zelli (2009), Marshall et al. (2009), Bhuiyan & Picking (2009), ou Schumacher & Bresson (2010); ou 3) de um ponto de vista mais artístico, como em Bencina et al. (2008) ou Grigoriou & Floros (2010). Havia, no entanto, muito poucos estudos a envolver ou a abordar ambos os assuntos e a analisar de maneira conjugada as suas relações de um ponto de vista mais perceptual, como por exemplo em Gröhn (2002), de Götzen (2004) ou Marentakis et al. (2008). Foi esta última perspectiva que decidimos seguir e que aqui exploramos. Desta forma, optámos pelo método experimental, aplicando um desenho de medidas repetidas e desenvolvendo uma instalação interactiva com a qual realizamos três experiências diferentes, em que a mão de um sujeito é rastreada por uma câmara de profundidade Microsoft Kinect (captação de movimento) e um gesto díctico é usado para activar sons de música gravada e para identificar as suas localizações no plano de escuta horizontal. Assim, manipulamos a direcção do som e medimos a percentagem de localizações de fontes sonoras perceptuais correctas, resultante das respostas dos participantes num Inquérito Por Questionário em comparação com as direcções reais do gesto díctico e das fontes sonoras perceptuais fornecidas pelo software que utilizamos no nosso trabalho. Para população-alvo pensámos em pessoas com conhecimentos musicais e pessoas com poucos ou nenhuns conhecimentos musicais, o que nos levou a solicitar a um grande número de pessoas a sua participação voluntária, anónima e sem constrangimentos no nosso estudo. Isso foi levado a cabo sobretudo através do envio de correio electrónico para amigos, para estudantes de diferentes áreas a frequentar e para colegas a trabalhar na Escola de Artes da Universidade Católica Portuguesa (EA- -UCP), na Escola Superior de Música e Artes do Espetáculo do Instituto Politécnico do Porto e na Academia de Música de Espinho. Para além disso, foi também crucial falar-se com amigos e familiares e informar tantas pessoas quanto possíıvel sobre a nossa investigação, através da colocação de cartazes informativos nas paredes dos corredores da Universidade Católica, alguns dias antes de as experiências terem sido realizadas no Laboratório de Captação de Movimento da EA-UCP. Por fim, é efectuada uma análise estatística descritiva e inferencial dos dados recolhidos. Os principais resultados apontam no sentido de ser mais fácil definir a origem do som quando a sua incidência é frontal no plano de escuta horizontal, para além de a percepção auditiva ser mais precisa nessa direcção, tal como a teoria da localização de fontes sonoras prevê. Enquanto 86.1% de todos os participantes consideram que o seu gesto díctico coincide com a origem do som na experiência 1, em que o uso desse gesto numa determinada direcção faz despoletar um som proveniente dessa direcção, apenas 58.1% admitem o mesmo na experiência 3, em que o mesmo gesto é usado para identificar a localização de uma fonte sonora perceptual predeterminada pelo sistema num ângulo de 260º em torno de um sujeito. Esta última percentagem parece dever-se ao facto de a maior parte dos sons ser produzida a partir de direcções laterais na experiência 3, tendo a posição da cabeça voltada para a câmara como referência. Pelo menos 55.9% de todos os voluntários não percebem que o seu gesto não poderia ter coincidido com a origem do som na experiência 2, já que o som é produzido a partir da direcção envolvente oposta. Este facto parece demonstrar que, quando os sons são produzidos frontalmente ou de trás e uma pessoa tem a tarefa de controlar os seus movimentos com um gesto díctico ao mesmo tempo, a sua capacidade para identificar a origem do som é, em geral, ainda mais baixa, para além da já conhecida capacidade reduzida para identificá-la quando o som se encontra no plano mediano, se a cabeça não for rodada. A maior parte dos participantes sente um controlo imediato sobre o som nas experiências 1 e 2, mas os tempos estimados pelos próprios são bastante superiores aos aproximadamente 650 milissegundos necessários para o ser humano ouvir e reagir a um som na nossa instalação interactiva. Descobrimos também que o tempo médio necessário para localizar sons com o uso de um gesto díctico na nossa experiência 3 é de cerca de 10 segundos, o que corresponde a um tempo bastante mais longo do que os 3 segundos que supusemos. Para além disso, os voluntários fazem em média 2 tentativas para localizar sons com os seus gestos dícticos, tendo a necessidade de ouvir apenas uma vez em média cada som na íntegra para o localizar. Os desvios à esquerda e à direita efectuados pela maior parte dos participantes relativamente às direcções verdadeiras do som, quando estes tentam identificar as localizações predeterminadas pelo sistema das fontes sonoras perceptuais com os seus gestos dícticos na zona periférica do corpo, são em média de 7.97º e -7.19º, respectivamente. Desta forma, o desvio médio absoluto é de 7.76º. Comparando esses desvios com aqueles levados a cabo pelos participantes usando a mão esquerda (desvios de 6.86o para a esquerda e -6.35º para a direita das direcções verdadeiras do som) e com aqueles usando a mão direita (desvios de 8.46º para a esquerda e -7.38º para a direita das direcções verdadeiras do som), concluímos que os resultados são bastante parecidos entre si. Descobrimos que a maior parte dos voluntários estima um tempo muito mais longo do que os 2 segundos que supusemos experimentalmente para entender cada uma das três experiências. Para além disso, esse tempo estimado pelos participantes diminui da primeira para a última experiência, aparentemente devido à familiarização, conscientemente provocada por nós através da mesma sequência de realização das experiências imposta a cada participante, com o nosso sistema interactivo, embora considerem ter entendido cada uma das três experiências rapidamente. Acresce que a maioria dos voluntários interage facilmente com a nossa instalação e concorda que o gesto sugerido por nós foi adequadamente seleccionado para qualquer uma das três experiências. Também constatamos que os participantes consideram a resposta do sistema ao gesto como sendo imediata nas nossas três experiências, ou seja, estimam cerca de 1 segundo, o que é consistente com o resultado da medição da latência do sistema de cerca de 470 milissegundos. Além disso, verificamos que a maioria dos voluntários se sente envolvida pelo som na nossa instalação interactiva usando Ambisonics Equivalent Panning. Portanto, concluímos que, usando uma instalação interactiva como a nossa com um público-alvo semelhante aquele que tivemos, há uma correlação relativamente elevada entre o gesto e a localização de fontes sonoras no espaço, mas que esta não é tão perfeita como poderia ser devido às limitações do nosso sistema auditivo e aparentemente à dependência natural do movimento da cabeça do gesto. Assim, parece que a espacialização sonora pode melhorar o desempenho numa instalação interactiva, mas de forma moderada. Mesmo assim, defendemos que um sistema como o nosso pode vir a ser aplicado com vantagem em domínios diversos como os que apresentamos como exemplos

Exploring polyphony in spatial patterns in acousmatic music

UIDB/00472/2020 UIDP/00472/2020publishersversionpublishe

Concurrent speech feedback for blind people on touchscreens

Tese de Mestrado, Engenharia Informática, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasSmartphone interactions are demanding. Most smartphones come with limited physical buttons, so users can not rely on touch to guide them. Smartphones come with built-in accessibility mechanisms, for example, screen readers, that make the interaction accessible for blind users. However, some tasks are still inefficient or cumbersome. Namely, when scanning through a document, users are limited by the single sequential audio channel provided by screen readers. Or when tasks are interrupted in the presence of other actions. In this work, we explored alternatives to optimize smartphone interaction by blind people by leveraging simultaneous audio feedback with different configurations, such as different voices and spatialization. We researched 5 scenarios: Task interruption, where we use concurrent speech to reproduce a notification without interrupting the current task; Faster information consumption, where we leverage concurrent speech to announce up to 4 different contents simultaneously; Text properties, where the textual formatting is announced; The map scenario, where spatialization provides feedback on how close or distant a user is from a particular location; And smartphone interactions scenario, where there is a corresponding sound for each gesture, and instead of reading the screen elements (e.g., button), a corresponding sound is played. We conducted a study with 10 blind participants whose smartphone usage experience ranges from novice to expert. During the study, we asked participants’ perceptions and preferences for each scenario, what could be improved, and in what situations these extra capabilities are valuable to them. Our results suggest that these extra capabilities we presented are helpful for users, especially if these can be turned on and off according to the user’s needs and situation. Moreover, we find that using concurrent speech works best when announcing short messages to the user while listening to longer content and not so much to have lengthy content announced simultaneously

Electrifying Opera, Amplifying Agency: Designing a performer-controlled interactive audio system for opera singers

This artistic research project examines the artistic, technical, and pedagogical challenges of developing a performer-controlled interactive technology for real-time vocal processing of the operatic voice. As a classically trained singer-composer, I have explored ways to merge the compositional aspects of transforming electronic sound with the performative aspects of embodied singing. I set out to design, develop, and test a prototype for an interactive vocal processing system using sampling and audio processing methods. The aim was to foreground and accommodate an unamplified operatic voice interacting with the room's acoustics and the extended disembodied voices of the same performer. The iterative prototyping explored the performer's relationship to the acoustic space, the relationship between the embodied acoustic voice and disembodied processed voice(s), and the relationship to memory and time. One of the core challenges was to design a system that would accommodate mobility and allow interaction based on auditory and haptic cues rather than visual. In other words, a system allowing the singer to control their sonic output without standing behind a laptop. I wished to highlight and amplify the performer's agency with a system that would enable nuanced and variable vocal processing, be robust, teachable, and suitable for use in various settings: solo performances, various types and sizes of ensembles, and opera. This entailed mediating different needs, training, and working methods of both electronic music and opera practitioners. One key finding was that even simple audio processing could achieve complex musical results. The audio processes used were primarily combinations of feedback and delay lines. However, performers could get complex musical results quickly through continuous gestural control and the ability to route signals to four channels. This complexity sometimes led to surprising results, eliciting improvisatory responses also from singers without musical improvisation experience. The project has resulted in numerous vocal solo, chamber, and operatic performances in Norway, the Netherlands, Belgium, and the United States. The research contributes to developing emerging technologies for live electronic vocal processing in opera, developing the improvisational performance skills needed to engage with those technologies, and exploring alternatives for sound diffusion conducive to working with unamplified operatic voices. Links: Exposition and documentation of PhD research in Research Catalogue: Electrifying Opera, Amplifying Agency. Artistic results. Reflection and Public Presentations (PhD) (2023): https://www.researchcatalogue.net/profile/show-exposition?exposition=2222429 Home/Reflections: https://www.researchcatalogue.net/view/2222429/2222460 Mapping & Prototyping: https://www.researchcatalogue.net/view/2222429/2247120 Space & Speakers: https://www.researchcatalogue.net/view/2222429/2222430 Presentations: https://www.researchcatalogue.net/view/2222429/2247155 Artistic Results: https://www.researchcatalogue.net/view/2222429/222248