4X


Il termine 4X indica l’ultima versione della serie di processori sviluppati all’Ircam dal fisico italiano Giuseppe Di Giugno. Il singolo processore era parte di un sistema più ampio dedicato alla computer music e denominato semplicemente Sistema 4X.

Cenni storici – Qualche anno dopo la realizzazione del 4C, Giuseppe Di Giugno portò a termine l’ultima e più evoluta versione del suo processore dedicato alla computer music. Il processore 4X fu ultimato all’Ircam di Parigi tra il 1980 e il 1981. Come i suoi predecessori, anche il 4X era parte di sistema più ampio spesso indicato Sistema 4X o sintetizzatore 4X. Essendo frutto di anni di continui miglioramenti, il 4X ebbe un notevole successo per via delle sue ottime prestazioni e per la flessibilità di utilizzo. La sua importanza è testimoniata dall’elevato numero di compositori che ne fecero uso, dalle tante composizioni realizzate con esso e anche dal progetto di commercializzazione che fu avviato nel 1984 con la cessione del brevetto alla Sogitec.

Giuseppe Di Giugno

Un’immagine di Giuseppe Di Giugno di fianco ad un pannello della 4X, all’Ircam.

Il SISTEMA 4X – L’intero sistema si basava sull’utilizzo di un computer PDP-11/55, già adottato con il 4C. Il processore 4X era strutturato in unità elementari, cioè otto processori, ciascuno programmabile in maniera separata, definiti semplicemente 4U. Alcuni manuali hanno creato una certa confusione indicando con la sigla 4U un ulteriore sistema di passaggio dalla 4C alla 4X mentre, come abbiamo appena accennato, la sigla 4U indica soltanto un’unità costitutiva più piccola del 4X. Quest’ultimo era poi costituito anche una scheda di controllo dell’intero sistema e una scheda per l’interfaccia.[1] Il Sistema 4X, inoltre, era equipaggiato con 16 canali DAC per l’output e 16 canali ADC per l’input. In questo modo il sintetizzatore 4X poteva essere utilizzato per svariate operazioni da svolgere in tempo reale: esecuzioni musicali, elaborazioni sonore, registrazioni digitali, applicare svariate tecniche di sintesi e di analisi come la Linear Predictive Coding (LPC). La progettazione e il lavoro di revisione del 4X si svolse in un arco di tempo piuttosto lungo. Una prima versione di questo processore fu completata nel 1981 e presentata alla Conferenza Internazionale di Computer Music dello stesso anno. Il prototipo del 1981 fu utilizzato per la realizzazione della prima versione di Répons, un lavoro di Pierre Boulez.[2]

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Giuseppe Di Giugno seduto, probabilmente, alla console del 4X.

La versione del 1984 – Tre anni dopo la prima, nel 1984, fu realizzata una nuova versione del 4X, nello stesso anno in cui iniziò la commercializzazione tramite la Sogitec. Le principali differenze erano legate ad alcune caratteristiche delle unità elementari 4U, ad alcuni aspetti del controllo dell’intero sistema e all’implementazione di un processore Motorola 68000.[1] Essendo dotata di migliori prestazioni, l’ultima realizzazione del 4X fu adoperata anche per la nuova versione di Répons di Pierre Boulez, visto che nell’edizione del 1984 questo lavoro richiedeva uno strumento molto più sofisticato, tale da consentire un numero di trasformazioni sonore in tempo reale sei volte maggiori a quelle della versione di tre anni prima.[1] Questa versione del 1984 del Sistema 4X appariva così costituita:

sistema 4x

I problemi di sincronizzazione – Il progetto del processore 4X si basa su delle motivazioni profondamente diverse da quelle che avevano alimentato il lavoro sulla 4A. In effetti il cambiamento degli ultimi anni aveva spinto i compositori ad esigere uno strumento informatico, hardware e software, che si potesse definire a tutti gli effetti uno strumento. Si richiedeva grande capacità di calcolo e possibilità di interagire dal vivo con il sistema. Tra tutti i dispositivi realizzati nella seconda metà degli anni Settanta, il 4X era quello più orientato al tempo reale, a tal proposito, in virtù delle evidenti potenzialità dal vivo, fu necessario porsi questioni fino ad allora quasi trascurate o, più semplicemente, che non vi era stato motivo di risolvere, come la questione della sincronizzazione tra le parti durante un’esecuzione dal vivo.

Score following – Effettivamente, dopo aver reso operativo in tempo reale un dispositivo, era necessario capire in che maniera mettere in relazione la parte di un esecutore al computer con quella di un esecutore con strumenti tradizionali. Tra coloro che si interessarono a questa problematica figura Miller Puckette il quale, a sua volta, ha evidenziato che i primi importanti risultati in tal senso furono raggiunti da Barry Vercoe e Larry Beauregard con il Synthetic Performer, un sistema che fu integrato con il processore 4X nel 1984 circa.[3]

1985: MAX/MSP – Nel 1985 Miller Puckette viene chiamato all’Ircam da Barry Vercoe per collaborare al progetto del Synthetic Performer. In questo modo il matematico americano ebbe modo di entrare in contatto con il 4X. Fu a quel punto che Puckette pensò di riadattare il proprio software Music500 con il processore di Giuseppe Di Giugno. Alcuni problemi tecnici resero impossibile questo progetto ma Puckette si ostinò a voler utilizzare con il 4X almeno la parte di controllo. Il nuovo software per la gestione del processore dell’Ircam fu rinominato semplicemente MAX.

1988 – Nel 1988 il processore 4X fu configurato in una maniera del tutto nuova. Estrapolato dall’complesso sistema di cui era parte, fu interfacciato con un computer Macintosh come se fosse un normale dispositivo MIDI esterno. La programmazione di questo nuovo ambiente fu approntata da Miller Puckette attraverso il linguaggio Lightspeed C (anche chiamato THINK C) e chiaramente utilizzando nuovamente Max/Msp che nel frattempo si andava costituendo come ambiente grafico di programmazione grazie allo sviluppo di Patcher.[3]

I software dedicati alla 4X – A parte il primo software gestionale sviluppato nel 1981 da Jean Kott, molto primitivo e insufficiente a soddisfare le specifiche e numerose esigenze, ben più interessante è il lavoro sul primo software sviluppato appositamente per il processore 4X, cioè il compilatore 4XY. È stato progettato da Olivier Koechlin e Robert Rowe, quest’ultimo ne ha curato anche l’implementazione.[4] 4XY si presentava come una serie di estensioni in linguaggio C e si può definire come un compilatore per programmi di controllo per la 4X. Poteva lavorare in tempo reale e quindi consentire il controllo del processore dal vivo. Lo scopo di questo linguaggio era semplificare l’approccio dell’utente in particolare rispetto alla scrittura degli algoritmi e della loro applicazione in tempo reale. Le funzioni gestite tramite 4XY prendevano il nome di actions che chiaramente andavano ad operare sul processore 4X.[4] Questo compilatore è stato realizzato nel 1985 e poi continuamente migliorato. Era provvisto di una libreria di funzioni ed essendo una estensione di C poteva facilmente essere modificato.

MAX – Abbiamo visto come anche Max/Msp trova una sua prima felice applicazione proprio con il processore 4X, contribuendo in seguito ad incrementare lo sviluppo di software dedicati al processore dell’Ircam. Si tentò perfino di far interagire il compilatore 4XY con Max ma la cosa non era possibile per via di una incompatibilità di fondo. Negli anni successivi, comunque, questo divenne un vero e proprio ambito di ricerca.[1]

L’interfaccia Potacsek – Il ricercatore Patrick Potacsek sviluppò anche un’interfaccia grafica per computer Macintosh per la gestione semplificata del processore 4X che consentiva di operare attraverso il mouse in un ambiente caratterizzato da grafica rasterizzata. L’interfaccia grafica permetteva la creazione, la gestione e il collegamento di elementi modulari secondo un approccio, come si capisce dall’immagine, non molto dissimile da quello adottato ancora oggi con taluni software. Le icone potevano essere mosse sullo schermo e collegate tra loro tirando delle linee.[1]

PACOM – Altrettanto interessante nel discorso sul controllo e la gestione della 4X è il pannello PACOM, che metteva insieme una serie di controller interfacciabili con il sistema 4X e che consentivano, quindi, di utilizzare il Sistema 4X come fosse uno strumento musicale a tutti gli effetti.

pacom

5A – Miller Puckette, che collaborò attivamente al miglioramento del 4X, ricorda perfino che in quegli anni si discuteva di un eventuale successore del processore 4X. L’obbiettivo era creare un processore capace di eseguire calcoli in virgola mobile, garantendo così prestazioni elevate rispetto a quelle del 4X. Il nuovo processore si sarebbe dovuto chiamare 5A ma a parte un prototipo non fu mai realizzato né messo in produzione. Di questa novità della virgola mobile Di Giugno aveva già scritto nel 1983 dopo aver abbandonato i lavori sulla 4X ceduta in quegli anni alla Sogitec.[3] A suo dire la 4X aveva rilevato alcune limitazioni per via del suo essere un processore a 24 bit in virgola fissa. In particolare se ne avvertiva il limite in particolare durante i lavori di analisi e resintesi.[5] Il motivo per cui il progetto 5A non fu mai portato avanti, probabilmente, si lega a diverse questioni. Tra queste non è da sottovalutare che dai primi anni Novanta iniziarono ad essere disponibili i primi personal computer, economici e veloci, che misero in crisi il vecchio sistema di lavoro all’interno dei grandi centri di ricerca dedicati, più o meno, alla computer music.

I limiti – Il problema principale della 4X, dice Puckette, ma anche della serie completa di 4N, era nell’insieme di software gestionali che si realizzarono o no. La limitata disponibilità di questi software di supporto, ideati per la gestione o per il controllo, faceva sì che soltanto pochi esperti fossero realmente in grado di manovrarli con una certa padronanza. Anche Curtis Roads sottolinea il fatto che il Sistema 4X fosse stato messo a disposizione di un numero limitato di compositori proprio per l’assenza di un software o linguaggio standard in grado di semplificare l’uso della macchina.

Parigi/Padova – Al di là di tutto, il processore 4X non fu messo a disposizione dei soli compositori tanto che nel 1985, uno dei tre esemplari disponibili all’Ircam, fu ceduto anche al Centro di Sonologia Computazionale di Padova nell’ambito di accordi di collaborazione. In realtà a Padova il 4X non fu mai adoperato a causa di varie problematiche tecniche, tuttavia fu installato anche il processore 4i, realizzato a sua volta da Giuseppe Di Giugno come una versione più snella del 4X. Il processore 4i fu poi integrato nel più complesso SISTEMA 4I.

Composizioni – Al di là di tutto, è altrettanto vero che il Sistema 4X ebbe un certo successo tra i compositori e per questo motivo fu adoperato per numerose composizioni anche di livello qualitativo interessante. Dopo il processore 4C, con cui l’Ircam sostanzialmente si presentò ufficialmente al mondo, il Sistema 4X fu il primo progetto di una certa risonanza, cosa a cui Pierre Boulez era molto attento al fine di poter giustificare con il prestigio a livello internazionale gli enormi investimenti sostenuti dalla Francia per l’apertura dell’Ircam. Il 4X fu adoperato per la composizione di numerose opere, tra queste citiamo innanzitutto Répons dello stesso Pierre Boulez, poi citiamo, a titolo esemplificativo, Epigenesis (1986) di Jean-Baptiste Barrière, Halls of Mirrors (1986) di Robert Rowe e Growing Elements, You Name It! (1986) di Bobby Few. Poi ancora: Jupiter (1986/87) di Philippe Manoury, Aloni (1986/87) di Thierry Lancino, Antara (1986/87) di George Benjamin e Aér (1986/87) di Fançois Bayle.

Per scrivere questa voce ho letto:

[1] Emmanuel Favreau, Andrew Gerzso, Patrick Potacsek, Programmation du Processeur Numerique Temps Reel 4X, Proceedings of International Computer Music Conference, 1984.
[2]
Giuseppe Di Giugno, Jean Kott, Andrew Gerzo, Progress Report on the 4X Machine and Its Use, Proceedings of International Computer Music Conference, North Texas State University, USA, 1981.
[3]
Miller Puckette, Something Digital, Computer Music Journal, Vol. 15 [4], 1991.
[4]
Emmanuel Favreau, M. Fingerhut, Olivier Koechlin, Patrick Potacsek,  Miller Puckette, Robert Rowe, Software Developments for the 4X Real Time System, Proceedings of International Computer Music Conference, Den Haag (Olanda), 1986.
[5]
Giuseppe Di Giugno, E. Guarino, Un processore rapido floating-point, Atti del V Colloquio di Informatica Musicale, Ancona, 1983.

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