Programmation par contraintes en musique

Ircam, Salle I. Stravinsky
1, place I. Stravinsky 75004 Paris
(Entrée libre dans la mesure des places disponibles)

La programmation par contraintes est un paradigme de programmation déclaratif consistant en la définition puis la résolution de "CSPs" (constraints satifaction problems) : Un CSP détermine un certain nombre de variables pouvant prendre un ensemble (fini ou infini) de valeurs, et liées par des contraintes. De nombreux formalismes et techniques permettent de définir et résoudre ces problèmes, qui sont régulièrement explorés et utilisés dans les recherches et productions musicales contemporaines.
Cette journée sera l'occasion de faire le point sur ces recherches dans le domaine de la programmation par contraintes et leurs récentes ou possibles applications musicales. Elle est organisée à l'occasion de la sortie du livre Constraint Programming in Music, (Wiley/ISTE Ltd., dir. Charlotte Truchet et Gérard Assayag) qui sera présenté en introduction de la séance.

Programme [PDF]

• 14h30-14h45 : Gérard Assayag
  Introduction de la séance / Présentation de l'ouvrage Constraints Programming in Music.
• 14h45-15h30 : Serge Lemouton
  8 problèmes musicaux résolus grâce à Gecode
• 15h30-16h15 : Mika Kuuskankare
  Visual(izing) Constraints in PWGL

• 16h30-17h15 : Sascha Van Cauwelaert
  Programmation par contraintes relationnelles pour l'analyse et la composition musicales
• 17h15-18h00 : Camilo Rueda
  Modeling music processes using temporal concurrent constraint programming

Je décrirai l'utilisation du logiciel de programmation par contrainte Gecode dans le contexte de résolution de problèmes compositionnels. La première motivation était de ressusciter un système qui a été développé dans les années 80 en Prolog pour le compositeur Michael Jarrell. Ce premier problème, consistant en l'imbrication de courtes cellules intervalliques dans une longue chaine mélodique, simple à exprimer, peut être difficile à résoudre. Je décrirai comment ce problème, ainsi que sept autres problèmes musicaux soumis par d'autres compositeurs, peuvent être modélisés en Gecode et les résultats obtenus par les moteurs de recherche de ce système, interfacé avec OpenMusic et Bach. Je décrirais ces 8 problèmes musicaux, l'utilisation musicale des résultats par les compositeurs, et les performances de Gecode. Je montrerai aussi les conséquences que les problèmes spécifiquement musicaux ont dans le domaine de la pondération des contraintes et des règles variants dans le temps.

The constraints system within PWGL, PWGLConstraints, allows us to write rules using a special pattern-matching language. Typically, the assignments use as a starting point a score prepared with the help of Expressive Notation Package (ENP).
In this talk we briefly present the PWGLConstraints system along with some extensions that allow us to integrate more closely the textual rule descriptions and the information contained in a musical score.
Firstly, we present a work in progress called VIVO (VIsual VOice-leading) that allows us to visually define harmonic progressions and voice-leading rules. VIVO comprises of a compiler and a collection of visualization devices. ENP is used to build a user-interface that, with the help of common practice notation, allows to visually define harmony and voice-leading rules according to a simple protocol. These visualizations are converted to textual rules by the VIVO compiler, and, finally, the musical output is generated using these rules.
Secondly, we have developed an extension which allows us to access information from the score using our pattern-matching language. ENP provides a library of standard and user-definable expressions called ENP-expressions. They range from standard articulation markings (such as staccatos and slurs) to fully interactive multi-purpose graphical expressions (such as breakpoint functions). The new syntax allows us to retrieve during the search process information about and contained by the expressions. This information can then be used to guide the search in several different ways, such as, letting the melodic contour follow the shape of a graphical object.

[Intervention en anglais]

Actuellement, une nouvelle librairie pour la programmation par contraintes est en développement. Celle-ci a pour particularité de permettre l'utilisation de variables relationnelles : des variables dont le domaine n'est plus composé d'un ensemble d'entiers ou d'un ensemble d'ensembles d'entiers, mais d'un ensemble de relations. De nouveaux types de propagateurs ont été et sont développés pour ces variables.
Cette nouveauté apporte un regard neuf sur la manière de modéliser des musical constraint satisfaction problems et permettra sans doute d'en résoudre d'autres que ceux existants. Dans cet exposé, les avancées obtenues jusqu'à maintenant seront décrites.

Concurrent constraint programming (CCP) is a modeling framework integrating two views of processes, as runnable specifications and as logic formulae. Model specifications in ccp use constraints both to express partial information about the state of a system and to synchronize concurrent interacting agents. These features provide a coherent and expressive context to model musical systems in such a way that desirable properties can be easily stated and formally verified. In particular, the temporal behavior of processes in a musical system can be stated in a precise way. We describe the ccp model and show its application in various musical settings.

• Mika Kuuskankare a étudié la composition à la Sibelius Academy (Helsinki, Finlande) où il obtient son Master en composition en 1999. Impliqué dans la composition assistée par ordinateur depuis 1990, il travaille comme chercheur sur différents projets soutenus par l'Académie de Finlande et menés en étroite relation avec le laboratoire d'acoustique de l'Université Technologique de Helsinki. Il obtient en 2006 un doctorat du Department of Doctoral Studies in Musical Performance and Research de Sibelius Academy. Mika Kuuskankare est le co-developpeur, avec Mikael Laurson, du langage de programmation visuelle PWGL. Il est notamment l'auteur de ENP (Expressive Notation Package), le système de notation musicale intégré dans PWGL.

• Serge Lemouton étudia le violon dans son enfance, et a suivi le cursus de musicologie à l’Université de la Sorbonne puis étudie l’écriture musicale au CNSMD de Lyon où il se spécialise aux différents domaines de l'informatique musicale au sein du département Sonvs. Depuis 1992, il est Réalisateur en Informatique Musicale à l'IRCAM. Il y collabore avec les chercheurs au développement d'outils informatiques et participe à la réalisation des projets musicaux de nombreux compositeurs. Il a également développé plusieurs logiciels d’informatique musicale pour la synthèse sonore, le suivi de partition et l’analyse du geste instrumental ainsi que des systèmes de contraintes pour la composition assistée par ordinateur.

• Camilo Rueda est professeur à l'Université Javeriana de Cali (Colombie), actuellement à la tête du département d'Informatique. Ses recherches portent sur la programmation par contraintes, la composition assistée par ordinateur, les formalismes de concurrence ou encore la vérification formelle des programmes. Il collabore régulièrement en tant que chercheur invité au Madeira Interactive Technologies Laboratory (Portugal), au LIX de l'École Polytechnique et l'IRCAM.

• Sascha Van Cauwelaert vient de finir ses études en ingénierie informatique à l'Université Catholique de Louvain (Belgique). Il a réalisé un mémoire de master sur le sujet présenté et débute une thèse de doctorat prolongeant ses recherches.

• Truchet, C. et Assayag, G. (dir.) Constraint Programming in Music, Wiley/ISTE Ltd., 2011.