Polyphonic music composition with grammars

Abstract

In dieser Arbeit präsentieren wir einen theoretischen Ansatz für automatische Musikkomposition mit formalen Grammatiken und einem Fokus auf polyphonen Strukturen. Eine polyphone Struktur beschreibt in diesem Zusammenhang eine Menge musikalischer Entitäten (Noten, Akkorde, Takte, usw.), die nicht ausschließlich sequentiell in der Zeit angeordnet sind. Nachdem das Ergebnis einer Grammatik üblicherweise als Sequenz dargestellt wird, ist die Erzeugung sequentieller Strukturen wie Melodien, Harmoniefolgen und rhythmischer Muster naheliegend und wurde bereits in früheren Arbeiten erforscht. Im Gegensatz dazu assoziieren wir jede musikalische Entität mit einer unabhängigen Zeitspanne, was die Darstellung von sowohl sequentiellen als auch parallelen Anordnungen ermöglicht. Mit überlappenden Entitäten können wir Akkorde, Schlagzeugmuster, und unabhängige Stimmen modellieren---Polyphonie im kleinen und großen Maßstab. Neben einer grundlegenden Diskussion funktionaler Techniken für polyphone Komposition mit nicht-deterministischen, kontextfreien Grammatiken präsentieren wir die Implementierung und praktische Anwendung eines automatisierten Kompositionssystems, das auf diesen Prinzipien basiert.

We present a theoretical framework for automatic music composition with formal grammars and a focus on polyphonic structures. In the context of this thesis, a polyphonic structure is any arrangement of musical entities (notes, chords, measures, etc.) that is not purely sequential in the time dimension. Given that the natural output of a grammar is a sequence, the generation of sequential structures, such as melodies, harmonic progressions, and rhythmic patterns, follows intuitively and has already been explored in prior works. By contrast, we associate each musical entity with an independent temporal scope, allowing the representation of both sequential and parallel arrangements. With overlapping entities we can model chords, drum patterns, and parallel voices---polyphony on small and large scales. Beyond a foundational discussion of functional techniques for polyphonic composition with non-deterministic context-free grammars, we demonstrate the implementation and practical application of an automated composition system developed on these principles.