THE NEW UPIC SYSTEM * Introduction UPIC (Unite Polyagogique Informatique du CEMAMu) (1) is a machine dedicated to the interactive composition of musical scores. The new and final version of this system runs on an AT 386 microcomputer connected to a real-time synthesis unit. The new software offers a mouse-controlled "user-friendly" window style graphical interface and allows real-time drawing, editing and playing of a musical page as well as the recording of a "performance. " Description The UPIC is a music composing system which combines a graphic score editor, a voice editor and a powerful "performance" (or play-back} system, all sharing the same data. Therefore, all drawing and editing operations are available while the music plays. All the commands are mouse driven. A menu command allows one to switch the drawing input device from the mouse to the digitizer and vice versa. A UPIC score is a collection of notes that are called "arcs." An arc is a pitch (frequency) versus time curve. The frequency variations are continuous and can cover the whole ambitus. The durations can range from 6 ms to the total duration of the musical page (1 hour maximum). Tools are provided for obtaining quantified values of frequency and duration. In this way, the notion of an arc is an extension of the classical notion of a note. In addition, each arc has a set of sound attributes that can be changed real-time, during playback. Voice editing on the UPIC includes redrawing and redefinition of waveforms, envelopes, frequency and amplitude tables, modulating arc assignment, and modification of audio channel parameters (dynamic and envelope). All these operations are feasable during playback and immediately heard. Different sound interpretations of the same graphic score may be tested with the help of arc groups. Groups contain from one arc to the whole page and allow instantaneous and global modifications of sound parameters (waveform change, transposition, etc.). During performance, the musician can switch from one page to another and may control the tempo and play position by moving the mouse across the page. The resulting live interpretation may be recorded. In an editable object called a "sequence." The tempo and the position in the sequence is controllable while the sequence is being played. Page Drawing and Editing A maximum of four pages of music can be opened and displayed in moveable and resizeable windows. Opening a page stored on the disk loads it into the memory of the real-time unit. Therefore, all the subsequent operations can be carried out while the page is being played. Arcs can be drawn by using one of the drawing modes (free hand, broken line, etc.) If accepted, an arc is inserted in the page as soon as its drawing is over; if the limit of 64 oscillators is reached, the arc will be refused. At any time, it is possible to modify the set of the default attributes (waveform, envelope, frequency table, amplitude table, weight, modulating arc, audio channel). One page holds a maximum of 4000 arcs. Usual editing commands (cut, copy, paste) are available. For each page, four groups of any number of arcs can be created by using different types of selection (block, list, criteria) Geometric operations like symmetry, rotation and vertical alignment can be applied to a group. Instantaneous modifications of the attributes (waveforms, envelope, frequency table, amplitude table, weight, modulating arc, audio channel) of the arcs belonging to a group can be temporarily applied and saved, if necessary. Furthermore, groups can be instantaneously muted, "solo-ed," and/or transposed. Voice Edition Each arc is associated with an oscillator whose configuration is given by the following arc attributes: waveform, envelope, modulating arc, audio channel. Before being transmitted to the oscillator, the graphic data of the arc and of the envelope are converted respectively by a frequency table and an amplitude table. Waveforms and envelopes can be drawn or extracted from sampled sound, and normalized. The contents of the conversion tables are defined either by a drawing or by a menu command and are redrawable. The frequency table definition menu command enables the user to set the boundaries of the ambitus (in hertz or half-tones) and the musical scale parameters (tuning note and number of equal divisions in the octave). The frequency table can be inverted and can be made continuous or discrete. In the latter case, the steps are the octave divisions. When played with a discrete frequency table, the pitch variations within the arcs follow the frequency steps of the table. Performance Only one page can be played at a time. The four pages maximum in the window may be chained or not. The user chooses which page to play simply by clicking on it, stops or restarts the progression of the performance, defines the time limits of the performance with optional looping. The tempo and play position can be defined by mouse motions on the page or by entering their values. All types of motions (forward, backward, jumps, acceleration, slowing down) within the page are permitted. When not user-controlled, the page is played at a constant tempo. A set of channel parameters (dynamic and envelope) is assigned to each page. The dynamic and envelope of the 16 output audio channels are real-time controllable during performance. As the channel envelope spreads over the whole page, it is therefore possible to locally weight arcs assigned to a given channel. In the UPIC, a sequence is the recording, during the performance (controlled or not) of all the successive positions in the page, with a 6 ms accuracy. It holds a maximum of 12 minutes of performance. It is displayable as a position versus time curve. Any piece of the sequence can be overwritten by a new recording or redrawn. The performance of a sequence is carried out inside its window with mouse motion controls (like the page itself). When four pages are loaded, the user has two sequences with which to work. Storage Pages, waveforms, envelopes, conversion tables and sequences are stored in separate banks (DOS files) on disk. Banks are user-protected. Copying, renaming, and deleting objects and banks is possible. The user can load objects that come from different banks. Saving an object can be done in any bank. Conclusion This summarizes the principal characteristics of the UPIC system today. Additional commands are going to be integrated to the application, especially sampling utilities (record, play, simple edition functions) The synchronization of the performance with an external device as well as the communication between UPIC and MIDI devices is presently being studied. Tools will be provided to allow another application access the data of UPIC banks. The system is being industrialized and will be commercialized in the course of 1991. TECHNICAL DESCRIPTION A)Hardware Specifications Host computer PC-AT 386 with 3 Megabytes memory minimum, hard disk, mouse, MIDI board, optional digitizer tablet. All Summagraphics compatible digitizers are supported (size AO to A4). Real-time synthesis unit 64 oscillators at 44.1 kHz with FM (future extension to 128) converter board: 4 audio output channels 2 audio input channels AES/EB U interface (extension to 4 converter boards) capacity : 4 pages of 4000 arcs 64 waveforms (4K entries) 4 frequency tables (16K entries) 128 envelopes (4K entries) 4 amplitude tables (16K entries) 2 sequences (12 minutes each, 6 ms accuracy) B) Software Main Features Environment DOS with Microsoft WINDOWS 3.x (graphical multi-application environment with pull-down menus and pop-up windows) Storage pages, waveforms, envelopes, frequency tables, amplitude tables and sequences are stored in separate banks on disk. Banks are user-protected. Drawing every object is initialized either by a command or by a drawing, and is redrawable. Objects are displayed in overlapped, resizable and zoomable windows. Edition : several types of selection (block, list, criteria) allow the creation of up to four groups of arcs per page. Each group can be muted, solo-ed, graphically transformed and real-time controlled. Sound :: See C (Real-time controls) C) Real-Time Controls Page controls Tempo Play time interval (with or without looping) Page switching Position in the page For each audio channel: dynamic, envelope Sequence controls Tempo Position Sequence switching Group controls Solo Mute Transposition Intensity Frequency modulation Output channel Waveform (among 64) Frequency table (among 4) Envelope (among 128) Amplitude table (among 4) Drawing while playing While a page is being played, the user can modify its waveforms, envelopes and conversion tables. A new arc can be heard as soon as its drawing is finished. An existing arc can be redrawn within its endpoints and heard at the same time. (1) CEMAMu (Centre for studies in mathematics and automation of music),founded by Iannis Xenakis in 1965 with grants from the French Cultural Ministry. *This appendix is freely inspired by a similar paper published by ICMC in Glasgow, 1990 in "Proceedings," written by Gerard Marino, Jean-Michel Raczinski, and Marie-Helene Serra of CEMAMu. My gratitude for their faithful dedication is herewith expressed. (LX.) Figure 1. Sample screen from UPIC Appendix III: The New UPIC System

UUS UPIC’u SÜSTEEM * Sissejuhatus UPIC (Unite Polyagogique Informatique du CEMAMu / CEMAMu mitmedimensionaalne informaatikaseade) on masin, mis on mõeldud muusikalise partituuri interaktiivseks komponeerimiseks. Selle süsteemi uus ja viimane versioon pöörleb AT386 arvutis, mis on ühendatud reaalajasünteesiüksusega. Uus tarkvara kujutab enesest hiirega juhitavat ”kasutajasõbralikku" aknastiilis graafilist kasutajaliidest ja võimaldab nii reaalajas joonistamist, toimetamist, muusika lehekülje mahamängimist kui ka ”esituse” salvestamist. Kirjeldus UPIC on heliloomingu süsteem, mis ühendab graafilise partituuri editori, helieditori ning võimsa "ettekande" (ehk play-back) süsteemi, mis kõik kasutavad sama infot. Seetõttu on samal ajal kui muusika kõlab võimalikud kõik joonistamise ja töötlemise operatsioonid. Kogu juhtimine toimub hiire abil. Menüükäsk võimaldab transformeerida hiirega joonistatud sisendmaterjal digitaliseerituks ja vastupidi. UPIC’u partituuriks on kogum jooni, mida võib nimetada "kaarteks". Üks kaar on helikõrgus (sagedus) suhtes ajaga koordinaatteljestikus. Sageduse muutused on jätkuvad ja võivad katta terve ambituse. Vältused võivad esineda vahemikus 6 millisekundit kuni muusikalise lehekülje kogukestus (maksimum 1 tund). Seadeldis on mõeldud kompleksselt väljendama sageduse ja vältuse väärtusi. Selles mõttes on kaare mõiste klassikalise notatsiooni noodi laienduseks. Igal kaarel on lisaks hulk heliomadusi, mida võib reaalajas mahamängimise käigus muuta. Heli editeerimine UPIC’us hõlmab lainekujude ülejoonistamist ning ümberdefineerimist, enveloppe, sageduse ja amplituudi tabeleid, kaare määratluste moduleerimist ning audiokanalite parameetrite modifitseerimist (dünaamika ja envelop). Kõik need operatsioonid on võimalikud mahamängimise käigus ning kohe kuulda. Sama graafilise partituuri erinevaid kõlalisi tõlgendusi võib läbi proovida kaarte rühmade abil. Rühmad koosnevad ühest kaarest kuni terve terve leheküljetäie kaarteni ning võimaldavad silmapilkset ja täielikku heli parameetrite muutmist (lainekuju, transpositsioon jne.). Mahamängimise käigus võib muusik liikuda ühelt leheküljelt teisele ning kontrollida tempot ja mahamängimise paika, liikudes hiirega üle kogu lehekülje. Tulemuse elava interpretatsiooni võib salvestada töödeldavaks objektiks, "sekventsiks". Tempo ja positsioon sekventsis on kontrollitavad sekventsi mahamängimise käigus. Lehekülje joonistamine ja editeerimine Liigutatavates ja muudetava suurusega akendes võib maksimaalselt olla lahti ja nähtaval neli partituurilehekülge. Kettale salvestatud lehekülje avamisel laetakse see muutmällu. Seetõttu on kõiki järgnevaid operatsioone võimalik teostada lehekülje mängimisega üheaegselt. Kaari võib joonistada kasutades üht joonistusmeetoditest (vaba käega, murdjoonena jne.) Kui nii määrata paigutub kaar leheküljele samal hetkel kui selle joonistamine lõpeb. Kui 64 ostsillaatori piir ületatakse, kaare lisamine ei õnnestu. Igal hetkel on võimalik muuta ettemääratud valikute hulka (lainekuju, envelop, sagedusmõõtkava, amplituudimõõtkava, kaal, moduleeriv kõver, audiokanal). Üks lehekülg sisaldab maksimaalselt 4000 kaart. Kasutatavad on tavalised töötlemiskäsud (lõika, kopeeri, aseta). Igal leheküljel võib luua neli erineva tüüpvalikuga (blokk, nimekiri, kriteeriumid) kaarte rühma, igas rühmas suvaline arv kaari. Rühma puhul võib rakendada geomeetrilisi operatsioonid nagu sümmeetria, rotatsioon ja vertikaalne joondamine. Kui vaja, on võimalik hetkega muuta rühma kuuluvate kaarte omadusi (signaalikuju, enveloppi, sagedusmõõtkava, amplituudimõõtkava, kaalu, moduleerivat kõverat, audiokanalit. Veel enam, rühma võib hetkega sulgeda, "solo-editeerida" ja/või transponeerida. Helitöötlus Iga kaar on seostatud ostsillaatoriga, mille konfiguratsioon on sätestatud järgmiste kõvera omaduste jaoks: laineuju, envelop, moduleeriv kõver, audiokanal. Enne ostsillaatorile edastamist konverteeritakse kaare ja envelopi graafilised andmed vastavalt sagedustabeliks ja amplituuditabeliks. Lainekujud ja envelopid võib saada joonistades või tuletades sämplitud ning normaliseeritud kõlast. Konversioonitabelite sisu on defineeritav kas joonistades või menüükäsu abil ning ülejoonistatav. Sagedustabeli definitsioonimenüü käsk võimaldab kasutajal sätestada ambituse piire (hertsides või pooltoonides) ja muusikalise skaala parameetreid (häälestusühik ja selle võrdne jaotus oktaavis). Sagedustabelit võib ümber pöörata ja muuta katkematuks või astmeliseks. Viimasel juhul on astmed oktaavi jaotused. Kui mängida astmelise sagedustabeliga, järgivad kaaresisesed helikõrguse muutused tabeli sagedusastmeid. Esitus Reaalajas on võimalik maha mängida ainult üht lehekülge korraga. Korraga võib eraldi akendes lahti olla maksimaalselt neli üksteise külge seotud või sidumata lehekülge. Sellel lihtsalt klikates valib kasutaja, millist lehekülge mängida, peatades või jätkata mahamängimist, defineerida mahamängimise võimalikud ajapiirid vabalt valitud silmusena (loop). Tempot ja mängukohta võib defineerida hiire liikumisega leheküljel või sisestades nende väärtused. Lehekülje piires on võimalikud kõik liikumistüübid (edasi, tagasi, hüppeline, kiirenev, aeglustuv). Kui tempot ei kontrollita (not user-controlled), mängitakse lehekülge püsivas tempos. Igal leheküljel on määratud kanali parameetrite hulk (dünaamika ja envelop). Ettekande ajal on reaalajas kontrollitavad kõigi 16 väljund audiokanali dünaamika ja envelop. Kuna kanali envelop ulatub üle terve lehekülje, on võimalik lokaalselt määratleda kaare tähtsus, suunates ta teatud kanalisse. UPIC’us, on sekvents salvestatav ettekande ajal (kontrollituna või mitte) ükskõik milliselt järgnevalt lehekülje positsioonilt 6 millisekundilise täpsusega, maksimum 12 minutit ettekannet. See on näha ajakõvera positsioonidena. Iga sekventsi lõiku võib üle kirjutada kas uue salvestise või ülejoonistamisega. Sekventsi ettekanne on joonistatud välja oma aknas ja seda võib juhtida hiirega (nagu lehekülgegi). Kui on salvestatud neli lehekülge, on kasutajal võimalik töötada kahe sekventsiga. Salvestamine Leheküljed, lainekujud, envelopid, transformatsioonitabelid ja sekventsid on salvetatud kettale eraldi pankadesse (DOS failid). Pangad on kaitstud salasõnaga. Võimalik on objektide ja pankade kopeerimine, ümbernimetamine ja kustutamine. Kasutaja võib salvestada objekte, mis pärinevad erinevatest pankadest. Objekti võib salvestada igasse panka. Kokkuvõte Võtkem kokku tänase UPIC’u süsteemi põhilised omadused. Olemas on põhiliste käskude integratsioon tervikusse, eriti sämplimisvahendid (salvestus, mahamängimine, lihtsad töötlemisfunktsioonid). Ettekande sünkroniseerimine välise seadmega nagu näiteks kommunikatsioon UPIC’u ja MIDI seadmete vahel on hetkel uurimisel. Toolsid võimaldavad sisestada UPIC’u pankadesse teiste programmidega toodetud andmeid. Süsteem on industrialiseeritud ja läheb müüki 1991.aasta jooksul. Tehniline kirjeldus A)Riistvara spetsifikatsioon: Baasarvuti PC-AT 386, vähemalt 3 megabaiti mälu, kõvaketas, hiir, MIDI kaart, vaba lisavõimalusena digitaalne joonestuslaud. Sobivad kõik Summagraphic süsteemiga kokku sobivad digitaalsed joonestuslauad (suurusega A0 kuni A4). Reaalajas sünteesi vahend 64 ostsillaatoriga 44,1 kHz ning FM konverter (laiendamisvõimalusega kuni 128): 4 audio väljundkanalit, 2 audio sisendkanalit AES/EBU kasutajaliidesega (laiendamisvõimalusega kuni nelja konverterini). Võimalused : 4 lehekülge, igal 4000 kaart 64 lainekuju (4K kirjed) 4 sagedustabelit (16K kirjed) 128 enveloppi (4K kirjed) 4 amplituuditabelit (16K kirjed) 2 sekventsi (iga 12 minutit, 6 ms täpsusega) B) Tarkvara põhiomadused: DOS keskkond, Windows 3.x (graafiline keskkond avanevate menüüde ja hüpikakendega) Salvestusleheküljed, lainekujud, envelopid, sagedustabelid, amplituuditabelid ja sekventsid on salvestatud eraldi pankadesse kettal. Pangad on kaitstud salasõnaga. Objektide joonistamine algab kas käsust või joonistamisest ning on ülejoonistatavad. Objektid on näha ülelaotuvatel, muudetava raami ja ning kujutise suurusega akendes. Töötlemine: mitu tüüpi valikuid (plokk, list, kriteeriumid) lubama luua kuni neli rühma kaari lehekülje kohta. Iga rühma võib vaikima panna (muted), soolotöötlus (soolo-editeerimine), graafiline transformeerimine ja reaalajas kontroll. Kõla: Vaata C (Kontroll reaalajas) C) Kontroll reaalajas Lehekülje kontroll Tempo Mänguaja intervall (koos või ilma silmuseta (looping)) Lehekülje sisse/väljalülitus Positsioon leheküljel Igal audiokanalil: dünaamika, envelop Sekventsi kontroll Tempo määratlus Sekventsi sisse/väljalülitus Rühma kontroll Soolo Vaikus (mute) Transpositsiooniväärtus Sagedusmodulatsioon Väljundkanal Lainekuju (64 hulgast) Sagedustabel (4 hulgast) Envelop (128 hulgast) Amplituuditabel (4 hulgast) Joonistamine mahamängimisega ühel ajal Samal ajal kui lehekülge mängitakse, võib kasutaja muuta selle lainekujusid, enveloppe ja konversioonitabeleid. Uut kaart on võimalik kuulda kohe, kui joonistamine on lõpetatud. Olemasoleva kaare võib üle joonistada enne tema lõppemist ning kuulata samal ajal. (1) CEMAMu (Keskpiirkond for kabinet in matemaatika ja automatiseerimine of muusika),asutatud kõrval Iannis Xenakis in 1965 koos andma from Prantsuse keel Kultuur- Ministeerium. *See lisa on vabalt taevalik kõrval sarnane paber avaldatud kõrval ICMC in Glasgow, 1990 in "Arutelu," kirjalik kõrval Gerard Marino, Jean-Michel Raczinski, ja Marie-Helene Serra of CEMAMu. Mu tänu for nende truu pühendamine on koos sellega väljendatud. (LX.) Joonis 1. UPIC’i näidisvaade Lisa III: New UPIC Süsteem