Genome und Kunst
Tonsysteme, Tonarten, Töne - DNA-Synthesizer
Seit Mitte der 90er Jahre sind einige Versuche unternommen worden DNA in Töne zu verwandeln. So ist der Begriff der genomischen Musik bzw. Genome Music zwar entstanden, aber nicht hinreichend gefüllt worden.
Die verschiedenen Ansätze haben es bis heute nicht geschafft ein einheitliches Verfahren zu etablieren. Auch setzen die meisten Verfahren nicht auf der Basisebene der Nukleinbasen an, sondern erst zwei Ordnungsstufen höher, bei den Aminosäuren.

Die vorliegende Konvertierung basiert auf einer Entsprechung zur biologischen DNA-Replikation . Daher war es möglich Algorithmen zu entwickeln die eine isomorphe (eineindeutige) Abbildung auf Töne und Farben erlaubt.
Die vorliegende Konvertierung DNA in Farben und Töne (Deutsches Patent 10 2009 052 645.59) arbeitet (hier über ein Java-Programm) mit real existierenden DNA-Strängen, so wie sie z.B. in der DNA - Datenbank NCBI (als Fasta-Format) zu erhalten sind.
Die Tonalgorithmen die bei der Konvertierung der DNA in Farben und Töne benutzt werden, erlauben es einen kompletten DNA-Synthesizer aufzubauen.
In der Grundversion wird der DNA-Synthesizer eine Reihe von Optionen bieten, die ein sinnvolles und kreatives musikalisches Arbeiten mit DNA überhaupt erst ermöglichen.

Es ist generell zwischen zwei Arten von Tondateien zu unterscheiden:

1) Physikalische Ton-Dateien

Das sind alle physikalisch bedingten Tonfolgen wie die Naturtonreihe oder die Obertonreihe. Sowie alle Töne die durch Oktavierung aus Farben gewonnen wurden. Und die Töne die auf die Erd- bzw. Schumannfrequenz, die Sferics oder auf das Adey-Fenster bezogen sind.
Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe alle aufgeführten Optionen enthalten.

2) Ton-Dateien aus Tonsystemen

Das sind Tondaten denen ein Ton- oder Notensystem zugrunde liegt.

Die Ton-Dateien aus Tonsystemen lassen sich wiederum in drei Klassen aufteilen:

2.1) Ton-Dateien aus gleichstufigen Tonsystemen

Gleichstufige Tonsysteme beruhen daruf eine bestimmte Anzahl Töne pro Oktave zu nehmen. Am bekanntesten sind Systeme mit 5,6,7,8,9,12,19,24 Tönen pro Oktave.
Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe gleichstufige Tonfolgen mit 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,24 Töne pro Oktave liefern. Als zukünftige Option sind noch Systeme bis zu 48 Tönen vorgesehen.

2.2) Ton-Dateien aus speziellen Tonsystemen

Gemeint sind hier die Stimmungssysteme in denen sich Musik machen lässt.

2.2.1) Reine Stimmung

Die reine Stimmung besteht aus Tönen deren Intervalle mathematisch durch ganzzahlige Verhältnisse beschrieben werden können.

2.2.2) Pythagoräische Stimmung

Die Pythagoräische Stimmung ist eine Variante der reinen Stimmung.

2.2.3) Mitteltönige Stimmung

Die Mitteltönige Stimmung ist eine im Mittelalter benutzte Tonfolge.

2.2.4) Chromatische Stimmung

Die chromatische Stimmung ist identisch mit dem temperierten bzw. gleichstufigen 12 Tonsystem

2.2.5) Dur/Moll-Pentatonik

Dur/Moll-Pentatonik ist eine Auswahl von 5 Tönen aus 7 oder 12 Stammtönen.

Reine, Pythagoräische, Mitteltönige und Chromatische Stimmung sind mit 5,7,12 Tönen realisierbar. Dur/Moll-Pentatonik benutzt 5 Töne.
Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe alle aufgeführten Optionen besitzen.

2.3) Tonarten-Dateien

Die meisten Tonarten-Dateien stellen eine Auswahl von 7 Tönen aus 12 Stammtönen dar. Es existieren aber auch 6,8,9 Töne aus 12.

2.3.1) Auswahl 7 Töne aus 12

Dur-Tonarten: Dorisch, Ionisch, Lokrisch, Lydisch, Mixolydisch, Phrygisch sowie deren Hypo-Versionen.
Moll-Tonarten: Harmonisch, Äolisch (natürlich), Melodisch - Auf + Ab, sowie Spanisch (Jüdisch) und Mi Sheberach.
Alterierte Skala - Dur + Moll
Blues-Dur
Zigeuener - Dur (Arabisch)
Zigeuener Moll

2.3.2) Auswahl 6 Töne aus 12

Blues Moll, Blues BBKing, Ganze Noten

2.3.3) Auswahl 8 Töne aus 12

Verminderte Skala Form 1 + 2

2.3.4) Auswahl 9 Töne aus 12

Blues Rock

Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe alle aufgeführten Optionen ausführen können.
Als zukünftige Option sind asiatische (japanisch, chinesich, indonesisch) sowie afrikanische und südamerikanische Tonarten vorgesehen.

3) Polyphonie

Ein wichtiger Punkt zur Klangerzeugung ist die Polyphonie. Es sind zwei Arten zu unterscheiden:

3.1) Klangliche Polyphonie

Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe einfachen Klang, Dreiklang und Akkord liefern. Dazu frei wählbar ob in reiner, pythagoräischer, mitteltöniger, chromatischer Stimung oder im 19 Tonsystem, also unabhängig davon in welcher Tonart man sich gerade befindet.
Als zukünftige Option sind weitere Akkordarten vorgesehen.

3.1) Instrumentale Polyphonie

Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe das Midi-Format besitzen. Daher lassen sich darüber die bereits vorhandenen Instrumente (Klavier, Orgel...) benutzen.
Der DNA-Synthesizer arbeitet in seiner Grundeinstellung mit einem reinen Sinuston. Als zukünftige Option sind weitere Klangfarben vorgesehen.

4) Transposition

Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Klangerzeugung bzw. Bearbeitung ist die Transposition von Tönen.
Der DNA-Synthesizer arbeitet in der Grundstufe mit den Halbtönen bzw. Noten des temperierten Systems.

a
ais/b
h
c
cis/des
d
dis/es
e
f
fis/ges
g
gis/as


Dabei ist eine Transposition in Halbtonschritten (über eine Oktave = 12 Schritte) in jeder Tonart und jeder Stimmung möglich.
Analog dazu lässt sich auch in jedem gleichstufigen Tonsystem eine Transposition vornehmen, wobei soviele Schritte wie Stufen möglich sind.
In einer weiteren Ausbaustufe ist die Transposition in Viertelton-Schritten vorgesehen. Als zukünftige Option ist die Transposition in Achtelton-Schritten vorgesehen.

5) Anzeige und Speicherung

Die Tripletts werden im Programm als Farbstreifen mit nebenstehendem Text dargestellt. Der Text kann umgeschaltet werden auf:

Triplettbezeichnungen (aaa, aac...)
Farbwellenlängen (in nanometer)
Tonfrequenzen (in Hertz)
Noten (deutsch und englisch)
Midi-Nummer

Die Anzeige bzw. das gerade geladene Genom (oder Sequenzen daraus) können ausgedruckt oder auch als HTML-Datei gespeichert werden.
Somit ist hier eine direkte Hilfe zur Komposition von Musikstücken gegeben.

Ebenso können DNA-Tonsequenzen als Midi-Dateien gespeichert werden.
Als zukünftige Option ist die Speicherung als MP3-Dateien vorgesehen.

6) Ansteuerung externer Geräte

Das Programm erlaubt ebenfalls die Ansteuerung von Musikinstrumenten sowie Sequencer oder Synthesizer über Midi oder USB durch DNA-Tonsequenzen.
Als zukünftige Option ist die Ansteuerung von Bühnenbeleuchtungen über DMX-Format vorgesehen.

7) Genomdatenbank

Der DNA-Synthesizer wird in der Grundstufe eine Genomdatenbank mit etwa 500 DNA-Einträgen enthalten.
In einer weiteren Ausbaustufe soll die Datenbank auf 3000 Einträge erhöht werden. Eine weitere zukünftige Option ist das gesamte menschliche Genom liefern zu können.
Der DNA-Synthesizer arbeitet ebenfalls mit DNA-Dateien so wie sie z.B. in der DNA-Datenbank NCBI als Fasta-Format zu erhalten sind.


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