Una orquesta para música que cambia de compás

Archivos: crates/lineup-core/src/library/rhythm.rs, crates/lineup-core/src/library/style.rs, crates/lineup-core/src/library/apply.rs, crates/lineup-core/src/band.rs, crates/lineup-core/src/band/following.rs, crates/lineup-app/src/app/library.rs y crates/lineup-app/src/library_browser.rs

Cada estilo de la Biblioteca está escrito en un solo compás, y aplicarlo pone la canción en ese compás (ver Pasar una canción a otro compás). Eso está bien para una canción pop, y está mal para La consagración de la primavera. El Juego del rapto cambia de compás 32 veces en 67 compases: un estilo en 4/4 lo convertiría todo en 4/4, y una banda que silencia los acordes y el bajo propios de la canción silenciaría a Stravinsky.

El estilo Orquesta está hecho para esa música. Toca cada compás en la métrica de ese compás, conserva los compases y el tempo de la canción, y toca junto a la partitura en lugar de silenciarla. Es el estilo que encaja con once demostraciones hechas a partir de partituras de orquesta (ver De una interpretación MIDI o una partitura a una demostración): Promenade, el vals en cinco de la Sinfonía Patética, Boléro, La Mer, los Augurios primaverales, el Juego del rapto y cinco escenas de Petrushka.

Probarlo

1. Abre Archivo > Demostraciones, escribe augurios en el cuadro de búsqueda y pulsa Intro: La consagración de la primavera, Augurios primaverales se abre y suena. Detenla.

2. Mira la pestaña Biblioteca. Orquesta (cualquier métrica) está iluminado en el grupo Clásica y de cine, como lo está siempre un estilo que encaja. «Cualquier métrica» dice que el estilo no está en ningún compás propio.

   

3. Hazle clic. Bajo Acompañamiento, Batería, Partes de acordes y bajo y Voces / instrumentos están marcadas; bajo Armonía, Progresión de acordes no lo está. Bajo Tiempo no hay casillas Compás ni Tempo, solo una línea que dice que el preajuste conserva los compases y el tempo de la canción.

   

4. Haz clic en Aplicar. Aparecen cuatro pistas bajo la canción: Piano, Bajo, Batería y Cuerdas. La pista Canción sigue encendida, el cuadro Compás sigue diciendo 2/4 y el tempo sigue diciendo 112.

5. Pulsa Reproducir. Las cuerdas mantienen cada acorde bajo las cuerdas que martillean de Stravinsky. Los cornos, los timbales y el bombo se quedan callados hasta el compás 3, y luego golpean con los acentos de la partitura: fuera del pulso dos veces en el compás 3, fuera del pulso en el compás 5, en el pulso en los compases 6 y 7, fuera de nuevo en el 8. En los compases tranquilos 9 a 12 descansan, y las cuerdas tocan suave.

   

Las pistas conservan los nombres de los músicos de la banda, pero en este estilo la pista Piano toca cornos franceses y la pista Bajo timbales; el Mezclador muestra los instrumentos.

Ahora haz lo mismo con La consagración de la primavera, Juego del rapto, que empieza en 9/8 a la negra con puntillo = 132 de Stravinsky (el cuadro de tempo muestra 198, la misma velocidad contada en negras) y pasa por 4/8, 5/8, 12/8, 6/8, 7/8, 3/4, 2/8 y más. Las pistas se cortan en clips cortos, uno por cada tramo de compases en una misma métrica, y cada clip toca sus compases como se siente esa métrica.

La orquesta toca los acordes que la aplicación reconoció en la partitura, los de la hoja de acordes (F5). Donde no se reconoció ningún acorde, solo toca el bombo. Si marcas Progresión de acordes en el popup, toca sus propios acordes en su lugar, I y ♭VII del modo mixolidio, como la progresión de un estilo siempre reemplaza los acordes de la canción.

Solo las voces

Desmarca Batería y Partes de acordes y bajo antes de Aplicar, de modo que solo Voces / instrumentos quede marcado, y entran las mismas cuatro pistas. Marca solo la batería, o solo las partes de acordes y bajo, y también entran: una orquesta que sigue a la canción siempre trae sus propios músicos y sus propios patrones, en pistas propias, y los canales de la partitura conservan sus instrumentos y sus notas.

Los demás estilos tratan una sola casilla de otra manera (ver Qué partes tomar). Elegido con sus partes de acordes y bajo y sus voces pero sin su batería, un estilo trae su banda en pistas propias, y la batería propia de la canción sigue sonando. Elegido solo con sus voces, no trae banda: sus sonidos van a los músicos propios de la canción. Elegido solo con su batería o solo con sus partes de acordes y bajo, se abre en un patrón de prueba para que lo escuches primero.

La música

Pulsos sentidos

Un compás de 9/8 tiene nueve corcheas, pero nadie cuenta nueve. Las corcheas vienen en tres grupos de tres, y se sienten tres pulsos, cada uno de una negra con puntillo. Un compás de 5/8 tiene cinco corcheas en dos pulsos, uno corto de dos y uno largo de tres. Un compás de 2/4 a tempo rápido pasa como un solo pulso. Estos son los pulsos sentidos, y TimeSignature::felt_groups los da para cualquier compás (ver Pulsos de distinta longitud).

Un director marca los pulsos sentidos, no cada corchea: en el Juego del rapto, tres pulsos para un compás de 9/8, dos para 5/8, uno para 2/8. En música cuyo compás cambia a cada rato, eso es lo que mantiene unida a una orquesta, y es lo que toca el estilo Orquesta:

Los cornos golpean el acorde en cada uno de esos pulsos y los timbales tocan su fundamental; cuando un acorde cambia entre dos pulsos, tocan el nuevo donde empieza. La línea de batería propia del estilo golpea fuerte el primer pulso del compás y suave los demás, pero junto a una partitura el bombo conserva solo el primer pulso, y solo donde la música suena fuerte: un bombo en cada pulso de un compás tranquilo taparía la partitura.

Tocar junto a la partitura

Una banda toca el mismo groove compás tras compás. Una orquesta que se une a una sinfonía no puede: la música crece y se apaga, se detiene, y pone sus acentos donde el compositor los quiere. Los Augurios primaverales son el caso famoso. Las cuerdas martillean el mismo acorde en cada corchea, todas igual de fuerte, y ocho cornos tiran acentos sobre algunas de esas corcheas en lugares que nadie puede predecir: la segunda y la cuarta corchea de un compás, la segunda de otro, la primera de los dos siguientes. El impacto de la pieza es que los acentos nunca se asientan en un patrón. Un bombo en cada primer pulso los convertiría en uno.

Así que la Orquesta escucha la partitura antes de tocar, y cambia lo que tocarían sus músicos:

• Dinámica. Toca tan fuerte como la partitura, compás a compás: más suave en un compás piano, más fuerte en uno forte. Donde la partitura calla, calla.
• Acentos. Donde la partitura acentúa un acorde, los cornos lo golpean, los timbales golpean su bajo y el bombo golpea con ellos, tan fuerte como la partitura.
• Pasajes de acentos. Donde los acentos vienen juntos, en al menos dos compases de nueve (un compás y los cuatro a cada lado), los cornos, los timbales y el bombo tocan solo los acentos, para que el patrón irregular siga siendo el del compositor.
• En todo lo demás se atienen a los pulsos sentidos, y las cuerdas mantienen los acordes.

¿Qué cuenta como acento? Un acorde que pasa las dos primeras pruebas de abajo, o una nota que pasa la tercera, tal como tú los oirías:

1. Toda la orquesta lo toca mucho más fuerte que el resto de su compás, y que el mismo lugar en los compases de alrededor: casi el doble de fuerte. Un acorde tutti después de una textura fina.
2. Un instrumento en él toca una nota corta, entre silencios: nada una corchea antes, nada una corchea después, y silencio cuando acaba la nota. Los cornos de los Augurios hacen eso. Una melodía de negras no (sus notas se tocan), y tampoco un acorde mantenido cuatro compases, que solo entra. Por eso el Villancico de las campanas, cuyo coro mantiene un acorde bajo la melodía, no tiene acentos, y su orquesta toca un golpe por compás desde el principio.
3. La partitura lo marca ella misma, un sforzando o un acento fuerte: muy fuerte (velocidad 120 o más) y una quinta parte más fuerte que el término medio de su parte en ese compás.

Un compás donde la mayoría de las corcheas contarían como acentos no tiene ninguno: la música simplemente subió de volumen.

Por qué cornos y timbales

El estilo necesita una parte que marque la armonía en el pulso y una parte que marque el bajo, los trabajos que hacen un piano y un bajo en una banda. En una orquesta esos trabajos son desde hace mucho de los cornos y los timbales: en una sinfonía de Haydn o de Beethoven, los acordes fuertes que cierran una frase son los cornos y las trompetas tocando la armonía mientras los timbales golpean la tónica o la dominante debajo. Las cuerdas mantienen cada acorde mientras dura, como hace el colchón de cuerdas de una banda (ver Una banda más grande).

La orquesta toca junto con la partitura. En una demostración pop, la banda silencia los acordes y el bajo propios de la canción, porque dos pianos tocando los mismos acordes con dos disposiciones distintas suenan a error. En La consagración, las partes de la canción son la pieza: silenciarlas dejaría solo a la banda. Así que la Orquesta entra por encima, y cada canal de la partitura conserva su propio silencio.

Cómo funciona

Un ritmo que sigue el compás

Un ritmo de la biblioteca está escrito en un solo compás: sus líneas de batería son compases de pasos, X... .... o... .... para un compás de 4/4, donde X es un golpe fuerte, o uno suave y . silencio. La banda extiende una línea compás tras compás, y en una canción con marcadores de compás escribe cada tramo de compases en una misma métrica como un patrón propio.

El ritmo de la Orquesta tiene una línea, ese compás de 4/4 para el bombo, y una bandera en Rhythm:

#![allow(unused)]
fn main() {
pub struct Rhythm {
    // ...
    pub follows_the_meter: bool,
}
}

Los ritmos se construyen con un const fn rhythm(...), y un método constructor pone la bandera, igual que swung pone el swing:

#![allow(unused)]
fn main() {
const fn following_the_meter(self) -> Rhythm {
    Rhythm {
        follows_the_meter: true,
        ..self
    }
}
}

..self es la struct update syntax: cada campo no nombrado toma su valor de self. Un const fn puede hacerlo porque solo mueve valores, así que toda la tabla de ritmos se sigue construyendo en tiempo de compilación.

Las notas de batería de un compás salen de Rhythm::notes_in(drum, time, length). Para un ritmo corriente extiende la línea compás a compás, como hace Rhythm::notes. Para uno que sigue el compás, primero escribe la línea de nuevo para time:

#![allow(unused)]
fn main() {
fn in_meter(line: &str, own: TimeSignature, time: TimeSignature) -> String {
    let steps: Vec<char> = line
        .split('|')
        .next()
        .unwrap_or_default()
        .chars()
        .filter(|character| !character.is_whitespace())
        .collect();
    let first = steps.first().copied().unwrap_or('.');
    let other = felt_starts(own)
        .get(1)
        .and_then(|&start| steps.get(start).copied())
        .unwrap_or('.');
    let mut bar = vec!['.'; time.steps_per_bar()];
    for (index, start) in felt_starts(time).into_iter().enumerate() {
        if let Some(step) = bar.get_mut(start) {
            *step = if index == 0 { first } else { other };
        }
    }
    bar.into_iter().collect()
}
}

Lee el primer compás de la línea (una línea puede tener varios, separados por |), se queda con el golpe de su primer paso, first, y con el del comienzo de su segundo pulso sentido, other, y los vuelve a poner en los pulsos sentidos de time. felt_starts(time) convierte los grupos sentidos en pasos: un grupo de tres corcheas son tres veces time.unit_steps(), los pasos que dura una corchea. Para 9/8 eso da los pasos 0, 6 y 12, y la X y la o del compás de 4/4 caen ahí: X.....o.....o......

Un ritmo que sigue el compás no tiene compás propio, así que Rhythm::for_time, que elige un ritmo para el compás nuevo de una canción, nunca lo elige.

Un estilo que sigue a la canción

Un estilo sabe si sigue a la canción preguntándole a su ritmo:

#![allow(unused)]
fn main() {
pub fn follows_the_song(&self) -> bool {
    super::Rhythm::named(self.rhythm).is_some_and(|rhythm| rhythm.follows_the_meter)
}
}

Option::is_some_and es true solo cuando hay un valor y el closure dice que sí para él, así que un estilo cuyo ritmo falta no sigue nada.

Aplicar un estilo puede poner la canción en el compás y el tempo del estilo, cuando esas casillas están marcadas. Las partes que se aplican, StyleParts, tienen un paso que quita las dos cuando el estilo sigue a la canción:

#![allow(unused)]
fn main() {
pub fn following(mut self, follows: bool) -> Self {
    if follows {
        self.time_signature = false;
        self.tempo = false;
    }
    self
}
}

Aplicar en la Biblioteca pasa por ahí, y Project::set_band_style pregunta follows_the_song antes de poner la canción en el compás del estilo, así que ninguno de los dos cambia el compás de La consagración. El menú Estilo de una sección en la hoja de acordes, que solo ofrece estilos en el compás propio del compás elegido, ofrece la Orquesta en cualquier métrica. En la aplicación, la misma bandera cambia las casillas de Tiempo por la línea que viste en el popup, y la Biblioteca añade «(cualquier métrica)» al nombre del estilo.

Unirse a la canción

Aplicar en la Biblioteca termina en band_plays_parts, en crates/lineup-app/src/app/library.rs. Primero decide si entra una banda:

#![allow(unused)]
fn main() {
let follows = match action {
    LibraryAction::Style(style) | LibraryAction::StyleInSong(style) => {
        style.follows_the_song()
    }
    LibraryAction::Rhythm(rhythm) | LibraryAction::RhythmInSong(rhythm) => {
        rhythm.follows_the_meter
    }
    _ => false,
};
let has_music = !self.project.playlist().chord_markers().is_empty()
    || self.project.playlist().clips().iter().any(|clip| {
        self.project
            .pattern(clip.pattern)
            .is_some_and(|pattern| !pattern.is_empty())
    });
// A beat made up in the library has no chord and bass parts of its
// own: it brings no band, only its drums.
let made_up = match action {
    LibraryAction::Rhythm(rhythm) | LibraryAction::RhythmInSong(rhythm) => {
        BandStyle::named(rhythm.name).is_none()
    }
    _ => false,
};
let joins = if follows {
    parts.rhythm || parts.matching_style || parts.instruments
} else {
    parts.instruments && parts.matching_style && has_music && !made_up
};
if self.project.band().is_none() && !joins {
    return false;
}
}

match con | entre dos patrones ejecuta el mismo brazo para los dos, y _ => false cubre cualquier otro tipo de elemento de la Biblioteca. has_music es verdadero cuando la canción tiene acordes en la hoja de acordes, o notas cuyos acordes la banda puede oír; Iterator::any se detiene en el primer clip cuyo patrón tiene una nota. Una banda toca las partes de acordes y bajo de un estilo, así que solo entra cuando se toman, con las voces en que las toca; la batería sola es cosa de los canales de batería de la propia canción. Cuando band_plays_parts devuelve false, quien la llamó sigue por el camino de siempre: abre el estilo en un patrón de prueba o, mientras la canción suena, lo aplica a los patrones propios de la canción.

La misma regla está en Project::apply_band_parts, en band.rs, que construye la banda, con una línea más: una banda que entró sin la batería del estilo se la deja a la canción.

#![allow(unused)]
fn main() {
if !parts.rhythm && !follows {
    band.drums = BandDrums::Song;
}
}

Escuchar la partitura

crates/lineup-core/src/band/following.rs es un módulo de la banda. band.rs lo declara con mod following;, y Rust lo encuentra en band/following.rs, una carpeta con el nombre del archivo padre. Su tipo es pub(super): visible para band.rs y para nada más.

Following::hear(project, bars) recoge lo que toca la canción. Recorre los clips que se oyen, salta los patrones propios de la banda y anota el comienzo de cada nota en un BTreeMap<usize, Vec<(usize, u8, usize)>>: de paso a una lista de (canal, velocidad, duración). Un BTreeMap mantiene sus claves en orden, así que struck.range(bar.start..bar.end()) da las notas de un compás, en orden de tiempo, sin mirar las demás.

Devuelve un Option<Following>: None cuando la canción no toca ninguna nota, una hoja de acordes sin nada más. Entonces no hay partitura que seguir, y la orquesta toca como lo escribió su estilo. Lo mismo vale para los compases antes de la primera nota de la partitura y después de que acabe la última:

#![allow(unused)]
fn main() {
let first = *struck.keys().next()?;
let last = struck
    .iter()
    .flat_map(|(&at, notes)| notes.iter().map(move |&(_, _, length)| at + length.max(1)))
    .max()?;
}

El ? después de next() y de max() devuelve None desde hear cuando no hay nada, igual que pasa un error hacia arriba desde una función que devuelve un Result. flat_map convierte la lista de notas de cada paso en los pasos donde terminan, un solo iterador largo, y max toma el último. El move delante del closure interior copia at dentro de él: el iterador interior se usa después de que el closure exterior haya vuelto, cuando su propio at ya no existe.

Qué tan fuerte suena un compás: la nota más fuerte en cada paso que toca, y la del medio de esas, dividida entre 100 (mezzoforte en las demostraciones).

#![allow(unused)]
fn main() {
fn middle(mut values: Vec<u32>) -> u32 {
    if values.is_empty() {
        return 0;
    }
    values.sort_unstable();
    values[(values.len() - 1) / 2]
}
}

El valor del medio (la mediana) en lugar del promedio, porque un solo acento fuerte no debe volver fuerte todo el compás.

Los umbrales se escriben como fracciones, para que toda la aritmética quede en números enteros:

#![allow(unused)]
fn main() {
const TUTTI: (u32, u32) = (9, 5);
// ...
let (times, by) = TUTTI;
let stands_out =
    strength(at) * by >= in_bar * times && strength(at) * by >= elsewhere * times;
}

strength(at) * 5 >= in_bar * 9 es strength(at) >= 1,8 * in_bar sin un número de coma flotante a la vista. elsewhere es el mismo lugar en los dos compases anteriores y en los dos siguientes, el más suave de los dos lados; el primer compás no tiene compases antes, así que compara solo con los de después:

#![allow(unused)]
fn main() {
let elsewhere = match (same_place(before.clone()), same_place(after.clone())) {
    (Some(before), Some(after)) => before.min(after),
    (one, other) => one.or(other).unwrap_or(0),
};
}

Hacer match sobre un par de Option cubre los cuatro casos en dos brazos: el primero toma los dos valores, el segundo el que exista, o 0.

Para saber si un canal golpea «solo», hear guarda en orden los comienzos de cada canal y busca el lugar de la nota entre ellos con partition_point, una búsqueda binaria: el número de comienzos antes de at.

#![allow(unused)]
fn main() {
let place = steps.partition_point(|&step| step < at);
let before = place
    .checked_sub(1)
    .is_none_or(|before| steps[before] + ALONE < at);
let after = steps
    .get(place + 1)
    .is_none_or(|&after| after > at + ALONE.max(length));
}

checked_sub(1) es None para la primera nota en lugar de bajar de cero, y Option::is_none_or es true para None: no haber nota antes de la primera vale tanto como un silencio.

Following::play_along(player, notes, ...) toma luego lo que escribió un músico del estilo y lo cambia: se quitan las notas de un compás en silencio, se quitan las notas de los cornos y los timbales en un pasaje de acentos, el bombo conserva solo los primeros pulsos de los compases fuertes, y cada velocidad se escala según lo fuerte que suena el compás. Después añade los golpes: en cada acento, los cornos tocan las notas del acorde que suena ahí, los timbales su bajo y el bombo un golpe, tan fuerte como el acento de la partitura.

write_band, que escribe la parte de cada músico, lo llama solo para un estilo que sigue a la canción:

#![allow(unused)]
fn main() {
let mut part = self.band_notes(&playing, player, &score);
if let Some(following) = &following
    && playing.style.follows_the_song()
{
    part = self.played_along(following, &playing, player, part, &score);
}
}

if let ... && ... es una let chain: el if se ejecuta solo cuando el patrón coincide y la condición después de && se cumple.

Muchos patrones cortos

La banda escribe un patrón para cada músico y cada tramo de compases en una misma métrica. Dos tramos pueden compartir un patrón cuando tocan las mismas notas, como la batería de dos tramos de 9/8, pero los acordes cambian de un tramo a otro. El Juego del rapto tiene 33 tramos, y su orquesta escribe 92 patrones además de los 34 de la partitura. Un proyecto admite hasta 999 patrones (MAX_PATTERNS en project.rs), y la ventana dodecafónica lee la misma constante cuando dice que una serie necesitaría más patrones de los que caben en un proyecto.

Cómo se prueba

Los tests de band.rs:

• an_orchestra_plays_every_bar_of_the_rite_of_spring_in_its_own_meter comprueba que el Juego del rapto conserva cada cambio de compás, sus cambios de tempo y el silencio de cada canal, que los músicos son un corno francés, timbales y un conjunto de cuerdas, que el bombo toca solo con los acentos de la partitura o en el primer pulso de un compás, y no en todos los compases, y que los cornos y los timbales tocan en pulsos sentidos, cambios de acorde o acentos.
• the_orchestra_strikes_with_the_accents_of_the_augurs_of_spring copia solo las voces y comprueba que los canales y las notas de la canción quedan como estaban, que los cornos, los timbales y el bombo golpean en los pasos 18, 22, 34, 40, 48 y 58 de los primeros ocho compases y en ningún otro, y que en los compases 9 a 12 descansan y las cuerdas tocan por debajo de la velocidad 60.
• a_tune_or_a_held_chord_is_not_an_accent no oye ningún acento en el Villancico de las campanas, y comprueba que los cornos tocan el primer pulso de cada uno de sus primeros ocho compases.
• with_no_score_to_follow_the_orchestra_plays_as_written la aplica a una hoja de acordes sin notas, y comprueba que todos los músicos tocan.
• a_band_brought_without_drums_leaves_them_to_the_song copia las partes de acordes y bajo y las voces de un estilo que no sigue a la canción, Pop emotivo, sobre el tango El Choclo, sin su batería, y comprueba que su banda entra sin batería propia mientras la canción conserva sus sonidos, sus notas y su batería; tomar la batería después la trae en lugar de la de la canción.
• copying_only_the_voices_brings_no_band pasa solo las voces de Pop emotivo a apply_band_parts sobre El Choclo, y comprueba que deja la canción como estaba: las voces solas van a los canales propios de la canción, por el camino de la Biblioteca, no a través de una banda.
• picking_the_orchestra_keeps_the_meters_of_the_song hace de la Orquesta el estilo de la banda en los Augurios, con set_band_style, y después de Ritmo pop: la primera conserva el 2/4, el segundo pone la canción en 4/4.

En rhythm.rs, a_rhythm_that_follows_the_meter_plays_each_bar_in_its_own comprueba los golpes que escribe notes_in para 2/4, 3/4, 9/8, 5/8, 7/8 y 3+2+2/8, y que for_time nunca elige la Orquesta.

En la aplicación, copying_only_the_voices_or_the_patterns_brings_the_band_and_leaves_the_song_alone en ux_tests.rs recorre a clics el popup de la Biblioteca para los Augurios, el Juego del rapto, La habitación de Petrushka, el Villancico de las campanas y un tango, con una sola casilla marcada, y comprueba que la banda entró y que los canales y las notas de la canción no cambiaron.

Para oírlo sin escuchar, guarda los Augurios después de Aplicar y lee su traza de reproducción:

ferrous-lineup --trace augurs.lineup --out augurs.tsv
awk -F'\t' '$11 == "Kick" && $3 <= 16 { print $3, $4, $5, $16 }' augurs.tsv

La columna 3 es el compás, la 4 el pulso, la 5 cuánto se ha avanzado dentro del pulso en pasos (una negra tiene cuatro, así que 2 es la corchea después del pulso) y la 16 la velocidad:

3 1 2.000 127
3 2 2.000 127
5 1 2.000 127
6 1 0.000 127
7 1 0.000 127
8 1 2.000 127
14 1 2.000 127
14 2 2.000 127
16 1 2.000 127

Fuera del pulso dos veces en el compás 3, fuera de él en el compás 5, en él en los compases 6 y 7, fuera en el compás 8: los acentos de los cornos tal como los escribió Stravinsky, sin nada en los compases tranquilos entre el 8 y el 14.