El futuro de los instrumentos musicales

Dicen que la música mueve corazones, despierta emociones, revive momentos importantes y está ahí para acompañarnos en las buenas y en las malas. Sin embargo, en ocasiones, hacerla se escapa de nuestras capacidades. Casi todos, en algún punto de la vida, tuvimos un instrumento en nuestras manos y quisimos tocar algo que nos hiciera sentir o que nos ayudara a expresarnos. Si no tuvimos la fortuna de haber aprendido a tocar ese instrumento, seguramente nos sentimos frustrados y con envidia de quienes pueden hacerlo. Pero, aun para quienes hayan aprendido, existe un límite para la expresión musical, incluso para los músicos profesionales. No obstante, muchas veces no es por sus capacidades, sino que se trata de una frontera técnica del instrumento.

Los instrumentos musicales han evolucionado a lo largo de los siglos, en gran parte gracias al entendimiento del sonido y la superación técnica. Por supuesto, el lado creativo de los músicos ha sido fundamental en ese desarrollo al demandar ciertas necesidades sonoras. Aun así, históricamente, quienes se especializan en construir instrumentos no son necesariamente quienes se especializan en hacer música. Pero esto podría estar cambiando y, gracias a la tecnología, es cada vez más común encontrar a quienes hacen música y construyen sus propios instrumentos, incluso desde casa.

A TRAVÉS DEL TIEMPO

Se tienen registros de que la música fue parte de la civilización incluso antes de la escritura. No se sabe cómo sonaba ni cómo o cuándo se tocaba, pero se han encontrado vestigios arqueológicos que atestiguan que este arte estuvo entre nosotros desde la prehistoria. Los instrumentos más antiguos datan de hace 42 mil años. Se trata de unas flautas hechas con huesos de aves encontradas en Geißenklösterle, Alemania. Claramente fueron construidas con tecnologías de su época, talladas a mano con herramientas rudimentarias. Sabemos también que en las primeras civilizaciones se fabricaban instrumentos de madera hechos con técnicas de lutería moderna, pues liras —similares a las guitarras— de cuatro mil 500 años de antigüedad fueron encontradas en la antigua ciudad de Ur, en Mesopotamia.

En Occidente se desarrolló un sistema musical basado en siete notas que se repiten a distintas alturas y que conocemos como Do, Re, Mi, Fa, Sol, La, Si, y que podemos distinguir fácilmente al tocar las teclas blancas de un piano. Además, esta escala se subdividió en 12 sonidos equidistantes, nombrados semitonos, que constituyen lo que llamamos escala cromática. Fue por la necesidad de tocar esos semitonos que al piano se le agregaron teclas negras.

Algunos instrumentos, como las trompetas, están conformados principalmente por un tubo alargado que suele enrollarse para que sea más fácil de llevar. Originalmente eran capaces de tocar solamente un cierto número de notas que surgían cuando se cambiaba la presión del aire. Anteriormente, para poder tocar las doce notas y dependiendo de la altura de estas, los músicos llegaban a usar entre dos y tres trompetas —llamadas naturales— de distinto tamaño para interpretar una obra. Sin embargo, un desarrollo técnico del siglo XIX permitió que unos tubos extras se añadieran al instrumento y, con el uso de pistones que abren y cierran unas pequeñas cámaras, el aire se desviara por ellos. El resultado es que al hacer pasar el aire por una mayor longitud de tubo, el instrumento funciona como si fueran varios en uno solo. Esto permite que se puedan tocar las 12 notas equidistantes de la escala cromática.

En el siglo XX surgieron instrumentos que usaban electricidad para amplificar o producir sonidos; por ejemplo, los sintetizadores, que pueden generar distintos tonos controlando el voltaje. Los primeros instrumentos con esta capacidad se inventaron a finales del siglo XIX, como el teremín, que cuenta con una antena que irradia un campo electromagnético, el cual se altera al acercar las manos del intérprete. Los cambios en este campo son usados para controlar los tonos.

No fue sino hasta los años sesenta del siglo pasado que se desarrollaron los sintetizadores modernos, esos que lucen como pianos futuristas y que cambiaron a la música popular de todo el mundo. Los conceptos que moldean el audio en estos instrumentos, como las envolventes (que controlan la manera en que aparecen y desaparecen los sonidos), filtros (que permiten cambiar el timbre) o secuenciadores (que automatizan secuencias de sonidos), eventualmente se adaptaron a sistemas modernos que hoy se utilizan en las computadoras.

Han existido muchas maneras de hacer música, así como muchos tipos de instrumentos. Las nuevas tecnologías permiten una exploración mayor por medio de técnicas modernas de análisis. Un sonido puede ser desmenuzado para su mejor entendimiento en cuestión de segundos. El compositor francés Pierre Schaeffer, por ejemplo, desarrolló una teoría al respecto. Comenzó por un proceso creativo de manipulación de grabaciones sonoras almacenadas en cintas magnéticas, del cual surgió lo que se conoce como música concreta —hecha con sonidos de la vida diaria transformados al manipular las cintas—. Schaeffer identificó y clasificó ciertas características de los sonidos en su Tratado de los objetos musicales. Derivado del trabajo de Schaeffer y de otros autores como Dennis Smalley —quien acuñó el concepto de espectromorfología, que se refiere a la manera en que un sonido aparece y cambia en el tiempo hasta desaparecer—, se establecieron los conceptos con los cuales hoy se describen, comprenden e, incluso, crean sonidos artificialmente.

Las nuevas tecnologías nos han dado la oportunidad de crear música de maneras innovadoras. Además de los sintetizadores, se han desarrollado instrumentos que requieren formas distintas de interacción y de imaginar el sonido. Por ejemplo, la free music machine (en los años cincuenta) de Percy Grainger, el convertidor gráfico analógico “Catalina” (en los sesenta) de Fernando von Reichenbach y el UPIC (en los setenta) de Iannis Xenakis utilizaban interfaces que podían leer gráficos —perforados en papel, dibujados y analizados por una cámara de video, o con un sistema digital similar al de las tabletas modernas, respectivamente— para generar sonidos de forma electroacústica.

Otros instrumentos se basan en el control de voltaje, como los sintetizadores modulares; en configuraciones análogas, como las mezcladoras o secuenciadores; o en señales digitales provenientes de interfaces, como sensores de contacto, joy-sticks, detectores de movimiento, etcétera. También existen aquellos que se pueden comunicar entre sí por medio de distintos protocolos de comunicación, como el MIDI —que permitió que sintetizadores, computadoras y varios tipos de controladores pudieran compartir información— o el OSC —que funciona con redes digitales modernas y es compatible con dispositivos no musicales—. Por supuesto, no debe olvidarse el gran poder de los instrumentos virtuales que viven en nuestras computadoras, tabletas, teléfonos y todo tipo de dispositivos digitales.

No cabe duda de que, en las últimas décadas, estos últimos han dominado gran parte del quehacer musical. Sin embargo, usualmente se alojan en dispositivos que no fueron necesariamente diseñados para crear música, lo cual puede dificultar el control intuitivo del sonido. Un instrumento virtual, por ejemplo, produce sonido al presionar un botón de una computadora. No obstante, presionar ese botón requiere un esfuerzo físico mínimo que no suele representar la respuesta del instrumento virtual, ya que el sonido resultante podría ser de gran energía (volumen) y densidad espectral (como si hubiera muchos sonidos al mismo tiempo), lo cual no sería el caso si el mismo esfuerzo físico se ejerciera para tocar un violín. Aquí surge un problema de corporeidad, en el cual la desconexión entre el cuerpo —tanto del intérprete como del instrumento— y el fenómeno acústico puede tener consecuencias severas a la hora de establecer vínculos con la música. Esto obstaculiza la interpretación de manera directa e intuitiva, pero también tiene un impacto en la conexión de la audiencia con los músicos y la obra que interpretan, impidiendo que se manifieste la expresividad que siempre se ha buscado a través de la historia musical.

INSTRUMENTOS AUMENTADOS

La integración entre instrumentos acústicos y tecnologías electrónicas comenzó en los años ochenta, dando a luz diseños como el del hypercello, creado por el profesor Tod Machover en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), el cual contaba con sensores montados sobre un violoncello acústico, así como sobre las muñecas del intérprete. Con ellos se monitoreaban a detalle los movimientos. Los datos obtenidos eran enviados a unas computadoras encargadas de generar nuevos sonidos y disparar sonidos pregrabados en momentos clave de las obras. Tod Machover le llamó hiperinstrumentos —también conocidos como instrumentos aumentados— a este tipo de híbridos que conjuntaban la tradición acústica con las poderosas tecnologías digitales.

El desarrollo del conocimiento nos llevó de aquellas flautas de hueso, encontradas en Alemania, a los instrumentos modernos, que hoy en día se encaminan hacia nuevos horizontes. Sarah Belle Reid, durante su maestría en el Instituto de Artes de California (CalArts), diseñó un dispositivo llamado MIGSI, que puede montarse en una trompeta convencional. El aparato cuenta con varios sensores que, al igual que el hypercello, obtienen datos de la interpretación y los envían inalámbricamente a una computadora para que genere nuevos sonidos. Así, de las flautas de la edad de piedra tardía, nuestros instrumentos evolucionaron hasta llegar a la era de la informática.

INSTRUMENTOS HÍBRIDOS CERCA DE NOSOTROS

Con la llegada masiva de las tecnologías digitales a los hogares, las puertas a los mundos de los especialistas comenzaron a abrirse para todos. Un álbum ganador de premios Grammy —When we all fall asleep, where do we go?, de Billie Eilish— pudo producirse en su totalidad dentro de un estudio casero. Para lograr esa obra cincuenta años atrás, hubiera sido necesario trabajar en los estudios de grabación más modernos y costosos de la época. De igual manera, las herramientas digitales permiten diseñar y fabricar un objeto complejo en casa, utilizando impresoras 3D o cortadoras CNC caseras. Un circuito electrónico también puede hacerse desde una computadora personal, ordenando su elaboración por internet y recibiendo el producto por correo unos días después, todo esto sin salir de casa y a un bajo costo.

Hace algunas décadas, se requerían años de experiencia y una serie de herramientas y espacios adecuados para fabricar un instrumento musical. Hoy en día, es una posibilidad al alcance de una gran parte de la población.

Son muchos los casos de instrumentos digitales hechos con tecnologías caseras, principalmente en institutos educativos. En la Universidad de Princeton, a finales de los noventa, Perry Cook deconstruyó y reconstruyó algunos instrumentos musicales. Por ejemplo, tomó unos acordeones y removió sus componentes internos, reemplazándolos por sensores y un microcontrolador que producía sonidos electrónicos. Podía hacer varios tipos de síntesis sonora, entre los que se encontraban “voces” y “respiraciones” que surgían al abrir y cerrar el acordeón, como si se tratara del mismo mecanismo de nuestros pulmones y sistema vocal. Así, inauguró una nueva exploración y resignificación de los instrumentos, así como de la relación e interacción entre el cuerpo del intérprete y el cuerpo del instrumento.

De manera similar, Laurel Pardue, en la Universidad Aalborg de Dinamarca, reconfiguró los componentes principales de un violín. Separó el diapasón y sus cuerdas, que generan los tonos, del puente que transfiere las vibraciones al cuerpo, el cual amplifica los tonos. Después recolocó estas partes juntas, pero asegurándose de que no hubiera transferencia de vibraciones y, por lo tanto, evitando que el instrumento produjera sonidos audibles a más de un metro de distancia. Sin embargo, las piezas fueron reconectadas entre sí a través de componentes electrónicos que captaban las vibraciones de las cuerdas, las convertían en señales digitales y, una vez procesadas, producían nuevos tonos electrónicos que se transferían al cuerpo del violín por medio de dispositivos electromecánicos (similares a las bocinas). El resultado es un instrumento acústico que sólo produce sonido electrónico y que ofrece todas las sutilezas interpretativas, pero que además permite explotar el potencial de procesamiento sonoro de las computadoras, eliminando así varios de los límites técnicos del violín tradicional.

Pero diseñar y fabricar instrumentos no se limita a los laboratorios de las universidades, pues las tecnologías empleadas para desarrollarlos están disponibles en el mercado y son relativamente fáciles de usar. De hecho, existen proyectos que permiten que usuarios con poca experiencia puedan experimentar con la construcción de sus propios instrumentos aumentados en casa. En la Escuela de Estudios Superiores de la UNAM, en Morelia, se están elaborando materiales pedagógicos que ayudan a nuevos usuarios a adentrarse al mundo de los instrumentos aumentados, incluyendo instrucciones sobre cómo programar los componentes electrónicos necesarios. Estos videos, materiales digitales y software libre se basan en un dispositivo de bajo costo, llamado Kuturani, que puede montarse en instrumentos de cuerda para hacerlos híbridos. Lo que se pretende con este proyecto es acercar a los interesados en la música a la tecnología y la programación, para así, de manera conjunta, seguir superando límites técnicos y alcanzar nuevas posibilidades de expresión musical.

EL KUTURANI

Kuturani es un vocablo purépecha de Michoacán que significa “añadir” o “unir”. Esta palabra define al dispositivo que une las cualidades sonoras de los componentes electrónicos y los instrumentos acústicos. Se trata de un concepto, más que de un diseño final e inamovible, que puede variar para adecuarse a las necesidades de los músicos, a su manera de interpretar o a sus objetivos sonoros. Por ejemplo, se puede analizar el sonido para identificar qué nota se está tocando y así procesar esta información para generar audio; pero también se podría incluir un botón que, sin producir ni un sólo sonido acústico, permitiera tocar una nueva nota que normalmente no está en el rango del instrumento.

Existen cuatro versiones del Kuturani que, en esencia, ofrecen las mismas posibilidades, pero que varían en precio según los componentes que utilizan. Así, no sólo se adapta a las necesidades del músico, sino también a su bolsillo. El sistema se sustenta en un software de libre distribución que puede ser modificado por el usuario y reutilizado para otros proyectos similares. La diferencia principal entre las versiones del dispositivo es el uso de distintos microcontroladores que difieren en capacidades.

Kuturani sigue el paradigma del Arduino, que fue diseñado hace veinte años en el Instituto de Diseño Interactivo Ivrea en Italia. Se trata de una placa de desarrollo que facilita la conexión de dispositivos periféricos —como sensores, pantallas LCD o actuadores— con un circuito integrado. Incluye un ambiente de desarrollo integrado (software IDE) que usa un lenguaje para facilitar la programación y comunicación con el microchip del Arduino. Fue creado con la intención de ofrecer una herramienta de bajo costo para proyectos digitales, enfocada en públicos sin formación en ingeniería.

El Kuturani, si bien hace uso de placas de desarrollo que siguen el modelo de Arduino, utiliza microchips modernos que son capaces de procesar audio o comunicarse fácilmente con computadoras que se encargan de hacer este procesamiento. Sus distintos diseños facilitan la conexión y configuración de sensores, micrófonos y bocinas, así como conexiones a computadoras vía USB o inalámbrica. Estas posibilidades varían según la placa utilizada que, junto al software que la acompaña —una biblioteca que incluye una colección de códigos de programación—, facilita el uso del dispositivo para adquirir datos, procesarlos y generar audio, permitiendo así convertir un instrumento acústico en uno aumentado de manera fácil y barata.

Lo importante no es solamente adquirir datos de la interpretación, sino hacer algo con ellos que permita superar las limitaciones técnicas del instrumento. Por ejemplo, si un violín no puede tocar notas muy graves, el Kuturani podría identificar una cierta manera de interpretar —por ejemplo, presionando las cuerdas con más fuerza de lo normal— para iniciar un procesamiento sonoro conocido como transposición, que haría que las notas sonaran mucho más graves. A esta relación entre una acción y resultado se le llama mapeo.

Otro ejemplo: tocar las notas que se generan con los primeros trastes de la guitarra al mismo tiempo que las notas más agudas, que surgen de los últimos trastes, resulta casi imposible, ya que la distancia entre esos trastes es de casi un metro y no puede ser cubierta por la mano humana. Conociendo esta limitante, se podría instalar un sensor —el Kuturani ofrece puertos para instalar varios tipos de sensores— al alcance de la mano mientras se tocan notas en los primeros trastes. Así, la interacción con el sensor sería mapeada en la producción de los sonidos agudos que no pueden tocarse de manera tradicional.

Todas las versiones del Kuturani ofrecen la opción de comunicarse con otros dispositivos a través de protocolos bien establecidos como el MIDI, Serial y OSC. Esto significa que es compatible con varios tipos de software comercial en computadoras, tabletas o teléfonos celulares, los cuales ya brindan infinidad de posibilidades de procesamiento de audio. Sin embargo, gracias a los microchips utilizados en sus diseños —Teensy, ESP-32 y Daisy Seed— también se pueden utilizar efectos sonoros, generar audio en tiempo real o disparar grabaciones de audio directamente desde el Kuturani sin la necesidad de dispositivos externos porque, además de los sensores, posee actuadores, que son pequeños dispositivos que hacen vibrar el cuerpo del instrumento como si se tratara de una bocina. De esta manera, el sonido sintético es emitido y amplificado directamente por el cuerpo del instrumento, por lo que adquiere cualidades acústicas de su cámara de resonancia.

PRESENTE Y FUTURO DEL KUTURANI

Este proyecto comenzó con pruebas de laboratorio en los estudios del Centro Mexicano para la Música y las Artes Sonoras (CMMAS), explorando algunas propiedades acústicas de ciertos instrumentos y la manera en que sus cuerpos amplifican sonidos sintéticos. Para ello se utilizaron actuadores y se grabaron los resultados. Esto ayudó a desarrollar el sistema de captura y reproducción de audio del Kuturani.

Posteriormente, se trabajó con varios prototipos para encontrar una configuración que fuera fácil de reproducir por manos inexpertas, pero que además fuera efectiva para realizar distintos tipos de mapeos e interacciones. De ahí surgieron los cuatro diseños que, además, sirven como modelos pedagógicos para el desarrollo de proyectos similares.

El trabajo continúa en la biblioteca de código con la que se programa el Kuturani. Conjuntamente se siguen ampliando los materiales pedagógicos que acompañan al proyecto y que son la clave para que tenga un mayor impacto, pues es a partir de ellos se pretende generar una comunidad en México en torno a la creación de instrumentos aumentados. El objetivo es que los usuarios generen nuevas maneras de hacer hiperinstrumentos, tomando y expandiendo los diseños de los circuitos, así como las librerías de código. Estos materiales son de libre acceso y están disponibles en www.kuturani.com.mx.

Tal vez sea difícil creerlo, pero tal vez los instrumentos del futuro surjan de proyectos como este, desarrollados al estilo “hágalo usted mismo” por usuarios que trabajan en una habitación de su casa con herramientas digitales de fabricación. Las bases para que esto ocurra se han estado asentando en los últimos treinta años, y las tecnologías que lo hacen posible están ya en nuestros hogares.

No estamos seguros de cuál sea el futuro de la música ni de los instrumentos, pero seguramente no se desecharán los siglos de desarrollo y tradición de los instrumentos acústicos. Lo que queda claro es que la tecnología seguramente seguirá ayudando a superar las fronteras técnicas que limitan a la expresividad musical. No sólo estamos expandiendo las posibilidades físicas de los instrumentos, sino que la música está evolucionando hacia nuevos horizontes sonoros que hubieran sido impensables hace unos años.

Mientras más gente se enfoque en desarrollar instrumentos, tendremos una relación cada vez más cercana y personal con la experiencia de hacer música, como ocurrió con las computadoras cuando se volvieron accesibles para la mayoría. Involucrarnos en la creación musical desde un aspecto tan primordial como lo es descubrir aspectos del fenómeno acústico y manipular los instrumentos y sus sonidos, ofrece una nueva forma de conectarnos con el mundo a través del sonido y abre puertas a un entendimiento diferente de las capacidades creativas de nuestra especie.

De igual manera, construir instrumentos musicales puede ser el motivo por el cual podemos adentrarnos en otros campos del conocimiento como las matemáticas, la programación, el diseño, la electrónica, la fabricación digital o el trabajo artesanal con distintos materiales.

Es posible que los instrumentos y sonidos de la música del futuro estén siendo imaginados en las aulas y laboratorios de nuestras universidades, pero también es posible que estos sean pensados, diseñados y creados en nuestras propias casas, gracias al fácil acceso a las nuevas tecnologías y la diseminación de conocimiento acerca de ellas.