Algorithmische Komposition

Grundidee und Abgrenzung

Algorithmische Komposition (AK) bezeichnet Kompositionsverfahren, bei denen eine Partitur durch einen automatischen, mathematisch beschreibbaren Prozess oder Algorithmus erzeugt wird. Sie ist wichtig, weil musikalische Entscheidungen als Regeln formuliert und dadurch systematisch oder automatisch erzeugt werden können.

Ein Musikstück lässt sich grundsätzlich als Zahlenfolge darstellen. Wenn bei einem Instrument Tonhöhe sowie Anschlagsstärke und -dauer einer Note veränderbar sind, kann jede Note durch drei Zahlen beschrieben werden. AK entwickelt Regeln, die solche musikalisch interpretierbaren Zahlenfolgen erzeugen. Heute geschieht dies meist mit einem Computerprogramm; ein Computer ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Die Grenze zur traditionellen Komposition ist fließend. Streng genommen kann bereits jede beim Komponieren verwendete Regel algorithmisch sein, etwa ein Bluesschema oder der Kontrapunkt.

Arbeitsweise und Schritte

Viele AK-Systeme nutzen iterative Rückkopplung: Ein Programm erzeugt aus einer Eingabe eine Ausgabe; diese Ausgabe wird im nächsten Schritt wieder als neue Eingabe verwendet.

Die Arbeit lässt sich in drei bis vier Schritte gliedern, auch wenn sie meist innerhalb eines Computers, eines Programms oder einer Programmierumgebung stattfinden:

• Entwicklung des Programms.
• Wahl der Parameter des Programms und Wahl der Starteingabe.
• Umsetzung der erzeugten Daten in akustische Ereignisse.

Parameter sind dabei Einstellungen, die das Verhalten des Programms beeinflussen. Die Starteingabe liefert den Ausgangspunkt für die weitere Verarbeitung.

Konzepte und Modelle

AK verbindet musiktheoretische Erkenntnisse mit Verfahren aus anderen Wissensgebieten. Künstliche Intelligenz nutzt etwa neuronale Netze zur Analyse akustischer und musikalischer Daten. Symbolische KI, ursprünglich für die Analyse und Synthese sprachlicher und mathematischer Ausdrücke entwickelt, wird auf musikalische Strukturen angewendet.

Künstliches Leben arbeitet beispielsweise mit zellulären Automaten, L-Systemen und genetischen Algorithmen. Einfache Algorithmen können komplexe Strukturen erzeugen; manuelle oder automatische Auswahlprozesse steuern dabei eine künstliche Evolution. In der Linguistik können endliche Automaten mit einem Alphabet und Ableitungsregeln aus der generativen Grammatik Musik erzeugen.

Statistik und Stochastik verwenden unter anderem Markow-Ketten. Kompositionen, zum Beispiel von J. S. Bach, werden statistisch untersucht, um „Bach-artige“ Musik zu erzeugen. Weitere genannte Grundlagen sind Zahlentheorie, Informationstheorie, Theorie komplexer Systeme, Chaostheorie, Fraktale, Kognitionswissenschaft und Psychoakustik. In der Zahlentheorie werden Strukturen der Folge natürlicher Zahlen „hörbar“ gemacht.

Modelle lassen sich danach unterscheiden, ob sie Top-down oder Bottom-up arbeiten, determiniert sind oder durch Zufallszahlen gesteuert werden, diskret oder kontinuierlich verlaufen sowie Echtzeit oder Modellzeit verwenden. Mischformen sind üblich. Bei Echtzeit ist zusätzlich wichtig, ob ein Eingriff in den Kompositionsprozess möglich ist.

Historische Beispiele

Frühe Beispiele regelbasierter oder automatisierter Komposition reichen weit zurück. 1026 schlug Guido d’Arezzo vor, den Silben eines religiösen Textes Tonhöhen zuzuweisen; er gilt als Vater der Solmisation. 1650 entwickelte Athanasius Kircher die Arca musarithmica, eine Komponiermaschine.

1757 erschien Johann Philipp Kirnbergers Allzeit fertiger Polonaisen- und Menuettenkomponist, eine Anleitung zum Komponieren mit zwei Würfeln. Um 1790 veröffentlichte auch Joseph Haydn solche Komponieranleitungen. 1793 erschien postum W. A. Mozarts Anleitung zum Componieren von Walzern, die ein Bestseller wurde und zum Musikalischen Würfelspiel gehört. Um 1960 schrieb Iannis Xenakis in FORTRAN Programme, die Partituren für traditionelle Instrumente erzeugten.

Programmierumgebungen und Komponisten

Für algorithmische Komposition werden unterschiedliche Sprachen und Umgebungen eingesetzt. Dazu gehören SoundHelix, ein freies Java-Framework für zufallsbasierte, MIDI-basierte AK, sowie ChucK, Csound und FractMus. Lisp-basiert sind Common Music und OpenMusic; PWGL ist ebenfalls Lisp-basiert und eine visuelle Programmiersprache für AK und Klangsynthese.

Max/MSP ist eine graphische Echtzeit-Programmierumgebung für MIDI und Sound; Pure Data ist ein Open-Source-Derivat davon. Weitere genannte Werkzeuge sind Mathematica, dessen Resultate sonifizierbar sind, SuperCollider als an Smalltalk angelehnte objektorientierte Sprache sowie Music Laboratories – Algorithmic Composition für MIDI-basierte automatische Komposition.

Als zeitgenössische Komponisten im Zusammenhang mit AK nennt der Artikel unter anderem Autechre, John Cage, David Cope, Lejaren Hiller, Gottfried Michael Koenig, Laurie Spiegel und Iannis Xenakis.