Интернет музыкальных вещей

Понятие «интернета вещей» распространяется на любой повседневный объект, подключённый к интернету, чьи возможности расширяются за счёт обмена информацией с другими элементами сети для достижения общей цели^[1][2][3]. Благодаря технологическому прогрессу последних десятилетий данная концепция находит применение в самых разных сферах — от медицинских анализов и регулирования трафика до обеспечения безопасности жилищ. Когда эти идеи соединяются с музыкой, появляется «Интернет музыкальных вещей» (IoMusT).

Понятие «интернет музыкальных вещей» трактуется различными авторами по-разному. Например, по Hazzard и др^[12]., это прежде всего музыкальные инструменты, к которым прикреплены QR-коды, ведущие к подробной информации об инструменте — от даты изготовления до истории. Keller и Lazzarini^[13] используют этот термин, исследуя убиквитарную музыку, а согласно Turchet и др^[14]., IoMusT — это подсфера интернета вещей, характеризующаяся взаимодействием совместимых устройств, способствующих кооперации музыкантов и аудитории.

Как и IoT в целом, интернет музыкальных вещей включает различные экосистемы, но чаще применяется в музыкальных студиях, при проведении репетиций, концертов, звукозаписи и обучении музыке, включая предоставление информационных и сервисных услуг.

Помимо художественно-технологических преимуществ, IoMusT открывает новые возможности для музыкальной индустрии, способствуя появлению новых сервисов и приложений, использующих взаимосвязанные программные и физические устройства, при этом ориентируясь на художественные задачи^[10].

Музыкальная вещь формально определяется как «вычислительное устройство, способное собирать, обрабатывать, воспроизводить или обмениваться данными, используемыми для музыкальных целей»^[10]. Такие объекты могут использоваться в музыкальной практике, подключаться к локальным или удалённым сетям и выступать отправителями и получателями информации. Примерами служат интеллектуальные инструменты (оборудованные сенсорами, актуаторами и беспроводным соединением для аудиопроцессинга)^[15][16], носимые устройства и другие гаджеты для управления, генерации или воспроизведения музыкального содержимого через сеть.

В отличие от традиционных аудиоустройств (микрофонов, динамиков), музыкальные вещи бесполезны поодиночке, требуя интеграции в цепочку устройств^[11]. Это порождает необходимость стандартизации, выработки протоколов и определённых коммуникаций между ними.

Первой задачей выступает аппаратное обеспечение музыкальных вещей^[11]: такие устройства неаналоговые, могут быть программируемы и обязательно должны иметь интернет-соединение и/или средства коммуникации с другими устройствами.

Они отличаются от традиционных компьютеров: программируются не только для решения обычных задач, как смартфоны и ПК, но и для выполнения функций в специфическом художественном контексте, где эстетические параметры столь же важны, как и вычислительные^[11].

Задачи аппаратного уровня включают требования к вычислительной мощности, энергоэффективности, ёмкости памяти; эти устройства должны выдерживать творческую эксплуатацию, не быть избыточно дорогими или неудобными. Их конструкции предполагают возможность смены компонентов (сенсоры, актуаторы), чтобы быть адаптивными, экспрессивными и универсальными^[17][18].

Второй важный аспект — программное поведение: устройства должны обмениваться звуковыми данными, а также параметрами управления и аудиопроцессинга^[10]. Ожидается их адаптивность и возможность удалённого обновления программного обеспечения^[11].

Третий остро стоящий вопрос — стандарты обмена аудиоданными. Например, PCM (формат WAV) широко распространён для аудиосистем реального времени, однако в этом случае проблемы с задержками и качеством не всегда решены, а использование форматов MP3, FLAC, OGG требует большего ресурса, что нежелательно для систем с низкой задержкой^[11].

Среди решений — применение типовых IoT-компонентов при создании музыкальных гаджетов, а также оснащение традиционных аудиоустройств сетевой связью. Эффект-процессоры (например, гитарная педаль) рекомендуется проектировать так, чтобы пользователь мог быстро менять органы управления и сенсоры; программные устройства должны быть гибкими к обновлениям. Аудиоаппаратура — поддерживать удалённое управление и передачу данных через сеть^[11].

Интеллектуальные инструменты, как и «умные» версии обычных инструментов, снабжаются сенсорами и актуаторами, регистрирующими информацию от среды и музыканта. Метрономы, тюнеры переводятся в цифровую среду, сценические приборы (освещение, дым) — централизованно управляются по сети^[11].

Важной перспективой IoMusT является не только модификация традиционных устройств, но и проектирование новых, открывающих новые формы музыкального творчества.

Здесь кратко описаны ключевые направления и сферы применения, поддерживающие экосистему IoMusT.

Сетевое музицирование — это взаимодействие артистов в реальном времени через сеть, дающее возможность музыкантам, находящимся в разных точках мира, играть как бы совместно. Подобный формат не отменяет «живую» музыку, но способствует расширению креативности и межкультурного обмена^[19][20].

Основные особенности: минимальная задержка, необходимая для естественного прослушивания звука; синхронизация для предотвращения сбоев из-за временных задержек; стандартизация и интероперабельность (устройства разных типов могут работать вместе); масштабируемость (участники могут подключаться из разных мест) и простота подключения^[21]. Среди трудностей — требования к высокой пропускной способности, порядку передачи цифровых потоков, чувствительность к задержкам в доставке данных^[22].

Традиционно взаимодействие в искусстве ограничивалось связкой «творец — инструмент», а публика оставалась сторонним наблюдателем. Эта ситуация начала меняться с появлением интерактивного искусства, где зрители получают возможность активно участвовать в процессе, включая движение, создание звуков, изображений и др.^[23][24][25]

Архитектуры подобных объектов требуют поддержки мультиканального обмена (аудио, видео, сенсорные сигналы), интероперабельности и устойчивости к задержкам.

Убиквитарная музыка^[4] (ubimus) — область исследований, объединяющая музыку, технологии и креативные процессы с социальным компонентом. Первоначально предназначена для поддержки музыкального творчества, но современные технологические тренды расширяют её задачное поле до образовательных и арт-проектов, где участвуют как случайные люди, так и эксперты-музыканты^[26].

Экосистема ubimus обеспечивает интеграцию аудиоинструментов с аудиторией, обладает гибкой архитектурой и сильной экспериментальной основой.

Web Audio — это программный интерфейс JavaScript, предназначенный для обработки и синтеза звука в веб-приложениях, имеющий функциональность сравнимую с DAW, включая маршрутизацию сигналов, низкую задержку и обработку эффектов. Позволяет организовывать сетевые коллективные выступления, даёт мобильность при использовании смартфонов.

Звуковые потоки, образуемые узлами Web Audio, проходят через цепочки модификаций и эффектов, формируя гибкую систему любой сложности^[27]. Преимущества: кроссплатформенность, лёгкое обновление, высокая безопасность, новые формы сетевого сотрудничества^[27].

Облачные вычисления используют сеть распределённых серверов (инфраструктура облака), которые предоставляют хранение данных и сервисы сетевого взаимодействия для музыкальных приложений, облегчая коллективную работу и предлагая широкие возможности масштабирования^[28][29].

Недостатком облачного подхода является централизация, приводящая к перегрузке данных и росту задержек при большом количестве пользователей. Решением становится граничные вычисления, где часть задач обрабатывается локально, снижая требование к пропускной способности и сокращая задержки^[30][31].

Граничная модель отличается поддержкой мобильных устройств, локализацией, низкой задержкой, учётом контекста и разнообразием архитектур^[32].

Носимая электроника переосмысляет взаимодействие человека с устройствами, делая электронные гаджеты частью тела пользователя. Примеры — умные часы, фитнес-браслеты^[33]. Такие устройства непрерывно собирают и анализируют физиологические данные, используются для оплаты, навигации, контроля состояния здоровья и творческих задач.

Ключевые требования: мобильность, возможность дополнения реальности и адаптивность к различным пользовательским сценариям^[34].

Однако не все носимые гаджеты входят в сферу IoT и, тем более, IoMusT — требование таковое: необходим доступ к интернету.

Особое направление — интеллектуальные текстильные изделия (e-textiles), включающие сенсоры и обладающие преимуществами по комфорту, естественности интерфейсов и низкой инвазивности. Классификация носимой электроники включает как прототипы, так и серийную продукцию, различающуюся по типу расположения и назначению^[35].

Помимо общих технических проблем^[36] и трудностей, характерных для интернета вещей^[37], IoMusT сталкивается с рядом специфических вызовов: от технологических до художественных, правовых, социальных, экономических и экологических.

Работоспособность IoMusT всё ещё зависит от качества сетей: пропускной способности, задержки и джиттера. Чтобы соответствовать задачам музыки и искусства, сети данных должны превосходить современные стандарты, обеспечивать синхронизацию и стабильность передачи мультимедийного аудио^[10].

Большие сложности представляют вопросы синхронизации и надёжности: из-за случайных задержек и потерь данных возможны рассогласования даже на малых сетях^[10]. Очевидна нужда в новых типах протоколов и эффективных методах синхронизации^[38].

Ключевыми остаются интероперабельность и стандартизация: устройства не знают заранее своих соседей по сети, и зачастую используют разные протоколы или форматы данных^[11].

Главное отличие IoMusT от обычных решений интернета вещей — ориентир на искусство^[10]. Кроме плюсов (новые формы социально-географического музициирования, масштабируемость, участие аудитории), выделяют существенные трудности: разрыв привычных моделей взаимодействия (оркестр, ансамбль), отсутствие визуального фидбека, проблемы выбора публично контролируемых элементов, отсутствие надёжного резервирования, высокая стоимость и эргономическая сложность многих устройств^[10][11][39].

С массивными потоками данных возникают юридические проблемы: сбор персональной информации устройствами IoMusT может угрожать частной жизни — также обостряются вопросы авторского права, интеллектуальной собственности^[10].

Системы IoMusT подвержены сетевым атакам (кража данных, DoS-атаки, трояны), что требует комплексных методов шифрования, однако последние могут значительно повысить энергопотребление устройств^[40].

Технологическое неравенство — классическая проблема, впервые всерьёз проанализированная Гербертом Маркузе^[36]. Ряд трудностей прогрессивно переносится в область IoMusT: неравномерный доступ, различия городской/сельской инфраструктуры, возрастание потребительского давления, социальная сегрегация^[11][41].

IoMusT открывает дорогу ИИ-алгоритмам для автоматизации записи и обработки музыки, что с одной стороны удешевляет процессы, но с другой — снижает творческий компонент и занятость специалистов^[11].

Растущая численность электронных устройств активизирует проблемы отходов, загрязнения, использования токсичных веществ и невозобновляемых ресурсов, а также рисков для экосистем^[42][43].

IoMusT позволяет по-новому взглянуть на живые выступления, репетиции, расширяя возможности взаимодействия для музыкантов, зрителей, звукорежиссёров и других участников^[10]. Далее приведены некоторые примеры сценариев использования.

Во время концерта различные устройства — «умные» очки, браслеты, сенсорные комплекты — отслеживают движения и реакции аудитории, передают данные музыкальной группе, которая в процессе своего выступления может коррелировать музыкальное выражение с эмоциями публики^[10].

Носимые датчики собирают физиологические данные (например, частоту сердцебиения), позволяя музыкантам и хореографам мгновенно корректировать выступление. Через те же сети элементы шоу (свет, спецэффекты) могут контролироваться зрителями. Дистанционные слушатели подключаются через VR-гарнитуры или видеосистемы 360°, а также участвуют в интерактивном управлении концертом^[10][44].

Студии на базе IoMusT могут соединять музыкантов вне зависимости от их местоположения: интерфейсы подстраиваются под число подключённых устройств, запись и постобработка (сведение, мастеринг) могут проводиться удалённо^[44].

Образовательные приложения под IoMusT отображают партию, фиксируют исполнение в реальном времени, предлагают рекомендации по улучшению; умные очки отображают схему расположения пальцев, учителя отслеживают прогресс через облако^[10].

В таких сессиях традиционные и цифровые инструменты взаимодействуют по сети, управление возможно с компьютера, визуальные и аудиопотоки связаны; отдельные участники могут брать под контроль отдельные параметры звука, визуальных эффектов, режиссёр — регулировать подключения и отключения устройств^[44].