"HEX"

Godfried-Willem Raes

1987

English version (extended)

Het tweede grote projekt -na Holosound- en met betrekking tot elektronisch interaktieve instrumentenbouw waar ik in de jaren ‘80 erg hard aan heb gewerkt, is ‘HEX’. De bouw van de diverse modules waaruit het is opgebouwd ging van start in 1985, met de bouw van de elektromagnetisch bespeelde harp die ook werd gebruikt voor 'Strings and Mythes'.

Ook hier vallen instrument en kompositie grotendeels samen omdat ze als het ware elkaar impliceren. Niettemin kan ‘Hex’ onder een aantal verschillende vormen bestaan en klinkend worden opgevoerd:

1. koncertversie

2. audio-art installatie projekt

Globale technische beschrijving

Een van de , volgens buitenstaanders , meest in het oog springende konstanten doorheen mijn kompositorische bezigheden , lijkt te zijn dat vele werken gekenmerkt worden door de aanwezigheid van nieuwe en betrekkelijk originele instrumenten en geluidsbronnen. Bijna steeds gaat het hierbij om in wezen akoestische instrumenten en geluidsbronnen, ook al komen de klanken vaak via luidsprekers tot de toehoorder. Ook in " Hex" is dit uitgesproken het geval : hoewel het stuk in beide versies uitgaat van een centrale komputer die het gehele muzikale verloop bepaalt, zijn alle klanken die erin te horen zijn afkomstig van fysisch trillende objekten ,en niet van elektronische oscillatoren. Hierdoor werd bereikt dat het klankmateriaal niet overkomt als een karikatuur van muzikale klanken en geluiden zoals dat erg vaak het geval is bij elektronische muziek . De elektronika is hier evenwel beslist niet afwezig, maar integendeel overheerst het gehele werk. Op het nivoo van de klankproduktie worden digitale schakelingen ingezet om het verloop van de trillingen in de gebruikte objekten volkomen te kontroleren : zij verzekeren de a-periodiciteit van de voortgebrachte trillingen. Deze daartoe speciaal ontworpen schakelingen ( voor HEX zijn het er acht ) worden op hun beurt gekontroleerd door een kleine centrale laptop-komputer. Op deze centrale komputer loopt dan het programma voor hetzij de koncertversie , hetzij de installatieversie van het stuk. Aangezien de rekenintensieve taken stuk voor stuk werden gedelegeerd naar de aangesloten digitaal gekontroleerde akoestische instrumenten, kan de taak van de centrale komputer beperkt worden tot het makrostrukturele en formele verloop van het muzikale gebeuren. Voor de koncertversie vraagt de centrale komputer om de medewerking van een bespeler ( de auteur) en is dit verloop interaktief , d.w.z. er kan op een expressief betekenisvolle wijze op het verloop worden ingegrepen. De komputer inklusief operator krijgt de rol van orkest en wordt in de kompositie net zoals in een klassiek concerto uitgespeeld tegenover de viool-solist. Deze viool staat echter niet geheel los van het komputerorkest, maar is er ‘intiem’ mee verbonden . De komputer beschikt immers over de mogelijkheid haar klanken naar eigen inzicht te moduleren en te bewerken, waardoor een concertante interaktie kan ontstaan.

In de versie als installatieprojekt, loopt op de centrale komputer een geheel ander programma, terwijl ook de vizuele vormgeving geheel anders is . Hierbij immers bevinden de diverse digitaal-akoestische instrumenten zich in kooitjes, als leden van een orkest. Zij zijn via lange bandkabels met de centrale dirigerende komputer verbonden en voeren gehoorzaam zijn opdrachten en wensen uit. Toch hebben ze elk hun eigen persoonlijkheid en karakter, iets waarover de centrale komputer geen de minste macht heeft.

Een vizuele bijzonderheid van beide versies van HEX bestaat erin dat alle schakelingen en instrumenten bestaan uit onbehuisde elektronische printkaarten van het Euroformaat ( 10 X 16 cm), waarop ook de trillende fysische objekten zijn bevestigd. De werking daarvan kan vizueel bij aandachtige beschouwing worden waargenomen waardoor het geheel zowel demystifierend ( van dichtbij) als magisch ( van op afstand) kan overkomen.

Kreatie en ontstaan

"Hex" beleefde zijn premiere in de Rwandese hoofdstad Kigali in de maand maart 1987. Het stuk werd op de Logos-duo wereldtournee van diezelfde maand verder uitgevoerd in Nairobi , Bangkok , Wellington ( computer-music Festival) , Auckland en Hongkong. Eerst in juni 88 beleefde het zijn Europese premiere in Den Haag , op het Audio Arts Festival . In datzelfde jaar werd het stuk ook in Terni (Italie) opgevoerd. In 1989 was het stuk bovendien te zien in Atlanta , Baltimore, New York, Alabama, Chatanooga , Salisbury (USA), Salvador Bahia , Sao Paulo , Santos ( Brasilie ), Lodz , Krakow , Kazimierz ,Poznan (Polen), Brussel en Delft. Solist was bij elk van die gelegenheden Moniek Darge. In 1990 was het te zien in Bern, na een near-vliegtuigcrash.

De installatieversie van het stuk was onder meer te zien in Linz (Ars Electronica Festival, Oostenrijk, 1989), Bonn (Beethovenhalle, 1992), Elsenhof (Brussel, 1998).

 

Voor de studenten die belangstelling hebben voor de louter instrumentenbouwtechnische aspekten, kan het wellicht interessant zijn toch even in te gaan op de details van enkele van de hier gebruikt trillingssystemen. Door de veelheid en de variatie ervan binnen ‘Hex’, en door de beperkingen gesteld aan dit artikel, zal ik hier deze details echter tot enkele toegepaste principes beperken :

Twee elektronisch gestuurde stappenmotoren werden geprepareerd zo dat ze konden worden gebruikt als ‘stemmechanisme’ voor dunne stalen snaren. Dit kan eenvoudig worden bereikt door een gaatje doorheen de as te boren. De snaar wordt dan bevestigd zoals op zowat elk snaarinstrument. De snaar hangt vertikaal vrij , maar verzwaard met een gewicht via hetwelk de initiele stemming kan worden gerealiseerd. Na het stemmechanisme, is een flexibele veer-stalen kam die tevens een piezoelektrische kontaktmikrofoon vormt aangebracht. De bewegingen van de stappenmotoren kunnen via de komputer vrij worden geprogrammeerd en geven uiteraard aanleiding tot verlengingen of verkortingen van de snaar die rechtstreeks deze snaar doen trillen. Dit principe werd ook toegepast in de Hawai-gitaar, waar echter de snaar ook wel kan worden getokkeld. De klank wordt ontnomen aan de kam/mikrofoonkombinatie en kan ofwel rechtstreeks , na versterking, hoorbaar worden gemaakt, ofwel eerst via de komputer worden geanalyseerd die dan op grond van die analysegegevens de stappenmotoren dynamisch kan bijsturen. In dit laatste geval kan een goed lopend en verassingen opleverend dynamisch systeem geimplementeerd worden.

Hiertoe werden elektromagnetisch gestuurde printernaalden uit oude zware komputerprinters ( Philips fabrikaat) omgebouwd tot een soort tangenten waarmee een eraan opgehangen viool kan worden aangetokkeld. Ook hier geschiedt de bespeling en besturing geheel vanuit de komputer. Elke snaar komt overeen met een bit. De veranderingen in toonhoogte ontstaan doordat de naaldjes geleidelijkaan over de lengte van de snaar gaan verschuiven. Aangezien het akoestisch geluidsvolume eerder gering is, werd de kam van de viool omgebouwd en voorzien van een piezoelektrische transducer. Het daarvan afkomstige signaal wordt dan naar een Yamaha REX50 midi-effektmachine gestuurd , die eveneens onder komputerkontrole ( midi - overigens het enige gebruik dat van midi gemaakt wordt in stuk) wordt bestuurd en geprogrammeerd.

8 elekromagneten afkomstig uit kleine 5 Volt relais worden gebruikt om vlakbij opgehangen uiterst losse en dikke omwikkelde snaren ( overschotjes van altvioolsnaren...) zachtjes aan te trekken. Om een wat levendiger geluid te krijgen werden de snaarlussen on de plaats waar ze door de elektromagneten worden bespeeld, verzwaard met ferietkralen. Aangezien de snaren als lussen worden gebruikt ( zoals in een piano overigens) kon voor de ontvangstzijde worden volstaan met slechts 4 van opgesoldeerde haakjes voorziene piezoelektrische transducers. Deze werden echter rechtstreeks op de printkaart gemonteerd en hangen als los gewicht vrij een de snaarlussen. Om opvangen van akoestisch geluid te verhinderen werden de piezo-schijfjes ingegoten in harde siliconenrubber.

Hiervoor werden heel dunne staafjes veerstaal gebruikt die aan een kant volledig vrij kunnen trillen en aan die kant binnen het bereik worden gebracht van een elektromagnetisch systeempje. Aan de andere kant zijn de staafjes ‘ingeklemd’ aangezien ze rechtstreeks werden vastgesoldeerd op piezodisks die daarmee de rol van klankklast overnemen. De bewegingen van de staafjes zijn met het blote oog nauwelijks zichtbaar. De spektrale rijkdom van het aldus opgebouwde instrument is echter verbazend.

Deze kaart - eveneens gestuurd met 8 bits - omvat een kleine verzameling diverse veren die elektromagnetisch en longitudinaal worden aangestuurd en ook ontvangen, en bovendien een kleine gelijkspanningsmotor om de as waarvan een doodgewoon elastiekje is gespannen. De andere uiteinden van het elastiekje zijn over haakjes op twee piezoschijfjes vastgemaakt. Het motortje kan 4 trekspanningen op het elastiekje uitvoeren , wat dan min of meer klinkt als een glissando eindigend op een open snaar op een kontrabas. Wanneer alle motor-bits 0 zijn oefent de motor geen koppel uit op het elastiekje en keert het terug naar zijn oorspronkelijke stand.

Hier worden 8 verschillende metalen of hard-plastieken objekten in een elektromechanische trillingskring gebracht, waarvan de feedback-eigenschappen algoritmisch kunnen gestuurd worden. Er zijn 8 elementen omdat nu eenmaal uitgegaan werd van een byte-parallelle en bit-seriele dataoverdracht. Het principe voor elk element afzonderlijk zal duidelijk zijn wanneer we de werking in slow-motion beschrijven :

1. Stel dat de trillinggever het aangesloten objekt ( een veertje bijvoorbeeld) 100 puls-trillingen geeft.

2. Stel dat de trillingsopnemer aan de andere kant van het objekt , na een bepaalde geluidsvoorplantingstijd, deze 100 pulsen terug ontvangt. De ontvanger heeft daartoe een ingebouwde teller.

3. De ontvanger stuurt dit getal digitaal naar de algoritmische verwerkingseenheid die bij dit getal bvb. het getal 23 optelt, en vervolgens het resultaat als een aantal pulsen (123 dus) naar de trillinggever stuurt. De mogelijke bewerkingen hier zijn in de praktische opbouw van mijn instrument beperkt tot delen en vermenigvuldigen met en door gehele getallen.

Deze cyclus gaat zo maar door , waarbij na korte tijd, bereikt wordt dat het aantal uitgezonden pulsen niet overeenstemt met het aantal ontvangen pulsen. Dit is in zover interessant , dat dit betekent dat de machine eigenlijk een eigenresonantie ( of een andere akoestische eigenschap) van het aangesloten objekt heeft gevonden.

Het klinkend resultaat reflekteert dan ook geheel dit volelektronisch onderzoeksproces van de akoestische materiaaleigenschappen der aangesloten objekten. Uiteraard kan het algoritme ook zo worden opgebouwd , dat het bvb. resonanties - en daarmee dus ook staande golven, of konstante intern niet veranderende klanken - stelselmatig poogt te vermijden

De textuur van de aldus verkregen geluiden is bijzonder rijk en plastisch bruikbaar.

 

Alle binnen HEX gebruikte elektromechanische trillingssystemen zijn verbonden met de centrale komputer. Oorspronkelijk was dit een Epson HX20 laptop, een van de allereerste laptops die ooit werden geproduceerd. Voor deze machine maakte ik een speciale uitbreidingsbus waarmee HEX werd aangestuurd. Hier is een foto: Later, in 1991 werd het een door mij gemodificeerde Toshiba T1000 via parallele verbindingen ( ‘flatcable’), wat absoluut nodig was gezien de hoge noodzakelijke data-transmissiesnelheid in deze opstelling en toepassing. De Toshiba T1000 werd voorzien van een zelf ontworpen intern MIDI interface: Poort 1 kwam nu vrij, zodat we de harp gebouwd voor Strings and Mythes nu ook in <Hex> konden opnemen.
In 1997 werd de hardware aangepast om te kunnen werken met eender welke komputer met een Centronics printerpoort. Om de snelheid nog verder te verbeteren - en inzover mijn erg beperkte financiele middelen het toelaten - overweeg ik in de toekomst van technieken uit de ‘parallel-computing’ gebruik te maken, o.m. door veel van het algoritmisch rekenwerk te delegeren naar de hardware in de instrumenten zelf.

Fotoalbum:

1987: gebruik makend van de Epson HX20 laptop:

Enkele foto's van de diverse HEX-modules:
1.- Midi I/O interface uit 1987 voor de Epson HX20 bus:

Een bouw- en onderhoudsdagboek in opgenomen in de engelse tekst en webpagina rond dit projekt. In 2020 werkten we een nieuw interface af waarmee een centronics printerpoort via midi kan worden geimplementeerd.