En algun momento de la carrera de un físico cuántico, la ecuacion de Schrodinger deja de ser un objeto de estudio y se convierte en una forma de pensar. Todo es una onda. Todo interfiere. Todo tiene una fase. Cuando llegue a SuperCollider por primera vez, no lo vi como un entorno de programacion músical. Lo vi como un laboratorio de ondas con speakers.
El proyecto se llama Quantum Foley Architect. Es un sistema de síntesis de audio en SuperCollider donde cada instrumento esta modelado a partir de un fenomeno físico real: mecánica cuántica, teoria de gauge, gravedad clasíca. El resultado no suena a fisica. Suena a bass music experimental, texturas granulares densas, sub-bajos que se sienten antes de escucharse, y ritmos que emergen de ecuaciones de movimiento en lugar de secuenciadores.
No es un proyecto academico disfrazado de música, ni música con nombres pretenciosos de fisica. Es un intento genuino de usar la matematica de la mecánica cuántica como técnica de síntesis. Y resulta que funciona.
La conexion que nadie pide
La síntesis de audio y la mecánica cuántica comparten un lenguaje fundamental: transformadas de Fourier, funciones de onda, superposicion, interferencia. En cuántica describes una particula como una suma de ondas con amplitudes complejas. En síntesis, describes un timbre como una suma de osciladores con amplitudes y fases. La matematica es la misma. Solo cambian las unidades.
SuperCollider es, en su nucleo, un servidor de audio que evalua grafos de señales a 44,100 muestras por segundo. Tiene UGens (unit generators) para todo: osciladores, filtros, ruido, delays, granulacion. Pero también tiene LocalIn/LocalOut para feedback, Demand rate UGens para secuencias arbitrarias, y la capacidad de manipular buffers a nivel de muestra. Es un laboratorio de fisica computacional que produce sonido en lugar de graficas.
Path-Integral Foley Granulation
La técnica central del proyecto se llama PIG (Path-Integral Foley Granulation). En la síntesis granular convencional, un puntero recorre un buffer de audio y extrae granos en posiciones discretas. En PIG, el buffer se trata como un espacio-tiempo cuántico: en lugar de elegir una posicion para el grano, genero dos punteros de lectura simultaneos que representan la parte real e imaginaria de una amplitud compleja.
Un angulo de rotacion theta (controlado por un LFO lento) determina la relacion de fase entre los dos punteros. Cuando theta es cero, hay interferencia constructiva y el sonido es organico, cercano al material original. Cuando theta rota hacia pi/2, la interferencia es parcial y el timbre se vuelve metalico. En pi, silencio.
SynthDef(\pigInterference, {
var freqBase = LFNoise2.ar(0.4).range(60, 280);
// Angulo de rotacion compleja (SU(2) gauge boson)
var theta = SinOsc.ar(
LFNoise2.ar(0.1).range(0.02, 0.4)
) * pi;
// Dos punteros: el camino clasíco y el camino fantasma
var real = Saw.ar(freqBase) * cos(theta);
var imag = Saw.ar(freqBase * 1.007) * sin(theta);
// Interferencia: sumamos amplitudes, no probabilidades
var interference = real + imag;
var filtered = RLPF.ar(interference,
LFNoise2.ar(0.2).exprange(300, 6000), rq: 0.15);
var sig = tanh(filtered * 2.5) * 0.6;
Out.ar(0, sig.dup);
}).add;Ese freqBase * 1.007 no es arbitrario. Es un detuning microintervalico que genera batidos lentos entre los dos punteros, un efecto analogo a la precesion de fase en un sistema de dos niveles cuánticos. El resultado perceptivo: el timbre respira. No es estático. Tiene inercia.
La version avanzada de PIG usa buffers reales en lugar de osciladores. La “semilla” es una grabacion de campo colombiana (lluvia, voces de mercado, cuerdas acusticas), y los dos punteros de lectura recorren el buffer a rates ligeramente distintos, con ventanas gaussianas controlando la amplitud de cada grano. El angulo theta todavia rota, pero ahora la interferencia ocurre entre dos versiones desplazadas del mismo material acustico. El efecto es mas sutil y mas extraño: no es síntesis pura ni es sampleo. Es algo intermedio que no tiene nombre fuera de este proyecto.
El Gravitational Kick
El kick drum del sistema no usa samples ni síntesis FM convencional. Usa la fisica del rebote gravitacional. Un objeto cae, rebota, pierde energia en cada impacto segun un coeficiente de restitucion, y la frecuencia de los rebotes aumenta logaritmicamente hasta que el ritmo colapsa en un tono continuo (efecto Zenon).
La densidad de impactos sigue la ecuacion f(t) = 1 / (L * ln(1/r) * (1-t)), donde r es el coeficiente de restitucion y t es el tiempo normalizado dentro del compas. A r=0.82 (valor por defecto), los rebotes empiezan espaciados y se aceleran hacia el final del compas en una curva que suena fisicamente correcta: como una pelota de verdad rebotando en un piso. La implementación usa un Phasor.ar que recorre el compas de 0 a 1 y alimenta un Impulse.ar cuya frecuencia aumenta inversamente con (1-t). Cuando t se acerca a 1, la tasa de impulsos diverge y los golpes individuales se funden en un continuo. Cada golpe a su vez dispara cuatro voces granulares leyendo el buffer semilla con detuning microintervalico y pan estereo que se abre progresivamente.
Cada rebote excita un sweep de seno desde root*2.5 hasta root Hz, donde root es la raiz del acorde actual que llega por un bus de control compartido. Si el acorde es Am7 (raiz 55 Hz), el kick barre de 137 a 55 Hz en cada impacto. Si cambia a Dm7 (raiz 36.7 Hz), el sweep baja a 92-37 Hz. El kick esta afinado a la armonia en tiempo real.
El cuerpo del kick tiene cuatro capas independientes, cada una con su propio decay:
El sub profundo vive en la raiz del acorde (36-55 Hz). Inaudible en una laptop, pero en monitores de campo cercano o auriculares es lo que da peso. Decay largo: 0.45 segundos.
El punch esta en root*2 (72-110 Hz). Es la frecuencia que el oido percibe como golpe. Decay corto: 0.12 segundos.
El onset es un seno clippeado a 60-100 Hz con decay de 30ms. Define el inicio del impacto.
El click es un burst de ruido bandpass (80-160 Hz) de 5 milisegundos. Da definicion al transient incluso en monitores pequeños.
Todo pasa por un gate con Env.perc curva -5 para el shape exponencial de un kick real. Sin reverb: el canal de kick es seco para maxima definicion. Subo el coeficiente de restitucion con un MIDI CC y los rebotes se espacian. Lo bajo y se comprimen hasta convertirse en un zumbido sub-sonico. La transicion de ritmo a tono es continua.
The Gabor Collider
El otro instrumento central es un sintetizador granular que usa ventanas de Gabor (gaussianas) en lugar de ventanas rectangulares o Hanning. En fisica, los paquetes de onda gaussianos son la solucion de minima incertidumbre: minimizan el producto frecuencia-tiempo. En audio, eso se traduce en granos que suenan limpios incluso a duraciones muy cortas, sin los artefactos de ventaneo que producen otras envolventes.
El Gabor Collider tiene ocho voces de lectura paralela sobre un buffer semilla. Las fuentes son grabaciones de campo colombianas: 28 minutos de tormenta tropical en La Pinuela (La Vega, Cundinamarca), sonidos de conversacion a 100 bpm, piano en C# mayor, y violin en F menor a 95 bpm. Cuatro voces (“grupo A”) leen cerca de la posicion base con rates conservadores y producen el cuerpo organico. Las otras cuatro (“grupo B”) usan rates aleatorios que van de 0.25x a 8x y pan estereo errante, produciendo la textura caotica que rodea al cuerpo. Un parametro llamado higgs controla la “masa” del sistema: a higgs=0 las voces son ligeras, cristalinas, con granos largos. A higgs=0.9 las voces se saturan, los granos se comprimen, y el sub se engrosa. La analogia con el mecanismo de Higgs es directa: el campo le da masa a las particulas, y aquí el parametro le da peso al sonido.
Todo pasa por un banco de resonadores Ringz afinados a la serie armonica de la raiz del acorde. Cinco resonadores cubren los primeros cinco armonicos de la raiz, con decays escalonados (1.8s el fundamental, 0.2s el quinto armonico). Cuando el kick golpea, la señal de excitacion viaja por un bus de audio compartido y hace “timbrar” los resonadores del cloud. El espectro del cloud resuena exactamente donde esta el pad. Cuando el acorde cambia (un Pbind avanza por la partitura), un Lag.kr de 0.4 segundos produce un glide suave entre raices. La coherencia espectral no es un efecto decorativo: es una consecuencia de la arquitectura de buses.
El Yang-Mills Pad
El tercer instrumento es un pad granular modelado sobre la teoria de Yang-Mills. Dos campos estocasticos (LFNoise2) generan una intensidad de campo local, y la curvatura resultante (aproximada como HPZ1 cruzado) modula la densidad y el tipo de granos. A baja curvatura, dominan granos sinusoidales suaves (GrainSin). A alta curvatura, dominan granos FM con indices de modulacion altos (GrainFM), y el timbre se vuelve complejo, casí metalico.
El pad tiene cinco voces simultaneas que siguen la progresion armonica: Am7, Fmaj7, Dm7, E7, en un temperamento que llamo TAT (Temperamento Activo Total). La partitura vive en un archivo de texto plano (score.scd) que se puede editar y recargar en caliente sin detener el sistema. Un Pdef reemplaza el Pbind al vuelo y el cambio entra en el siguiente compas. Cada voz del pad recibe sidechain del kick a traves de un bus de ducking: el kick comprime el pad 45%, lo suficiente para ceder espacio al golpe sin desaparecer.
La oficina de sound lab
Tengo un segundo sistema paralelo: una oficina de sound design con cinco agentes, cada uno inspirado en un productor de bass music experimental. EPROM para arquitectura de sub-bass, Toadface para ingenieria de glitch, Of the Trees para integracion organica, Amon Tobin para procesamiento granular, y Resonant Language para esculpido de texturas. Cada agente tiene una personalidad sonica distinta y produce SynthDefs funcionales para SuperCollider.
No es un chatbot que habla de música. Cada agente escribe código SuperCollider real, evaluable, con las técnicas que definen el sonido de su referente. El agente de EPROM produce SynthDefs con capas de sub-bass que pasan por waveshaping y multiband compression. El de Toadface genera buffers granulares con rates aleatorios y retriggering caotico. El de Amon Tobin (que es la mayor influencia del proyecto) trabaja con grabaciones de campo procesadas hasta ser irreconocibles pero conservando su textura organica.
El sistema se llama internamente “oficina” porque funciona como un equipo de producción: le pido una textura específica, los agentes relevantes proponen SynthDefs, los evaluo en SuperCollider, y el resultado entra al proyecto. Varios de los SynthDefs del sistema actual salieron de iteraciones con la oficina, especialmente las capas de saturacion y los bancos de resonadores.
Gauge-Field Organicism
La estetica del proyecto tiene nombre: Gauge-Field Organicism. La idea es que lo matematico y lo organico no son opuestos. Un campo de gauge es una estructura matematica abstracta que describe interacciones fundamentales. Un organismo es un sistema complejo que emerge de interacciones simples. El sonido que busco vive en esa interseccion: síntesis rigurosa que suena viva, sucia, con inercia y peso.
En la practica, eso significa que ningúna señal sale “limpia”. Todo pasa por saturacion (tanh), todo tiene feedback (LocalIn/LocalOut), todo interactua con todo. El grafo de señales tiene un flujo de datos explicito:
score.scd alimenta un Pbind que actualiza rootBus con la raiz del acorde. El kick lee rootBus para afinar su sweep de seno. El cloud lee rootBus para sus resonadores Ringz. El kick escribe en kickBus una señal de excitacion (Decay.ar de 0.14s) que el cloud usa para modular densidad granular: cada golpe eleva brevemente la densidad de granos, con un segundo Decay.ar de 0.28s en el receptor que da inercia al efecto. El kickPunch escribe en duckBus una envolvente de sidechain que el pad, el cloud y el resonador TAT leen para ducking.
El sistema es un grafo de señales con acoplamientos, no una secuencia de pistas independientes.
Las grabaciones de campo son la materia prima deliberada. El CLAUDE.md del proyecto dice explicitamente que las metaforas para la modulacion deben incluir la densidad de una selva humeda, el ataque de un tiple, la ritmica no lineal de un mercado, la resonancia de una mina de esmeraldas. No es decoracion localista: la idea es que el material acustico colombiano tiene propiedades espectrales (transitorios densos, frecuencias naturales ricas en armonicos impares, dinamica extrema entre calma y caos) que interactuan de formas específicas con la síntesis cuántica. La tormenta de La Pinuela pasada por el Gabor Collider a higgs=0.7 suena como un motor de particulas. El mismo archivo a higgs=0.1 suena como lluvia con memoria.
Por qué un físico hace esto
No es un hobby separado de la fisica. Es la misma actividad con diferente output. Cuando diseño un SynthDef que modela interferencia cuántica, estoy haciendo lo mismo que cuando resuelvo un Hamiltoniano: construyendo una representacion matematica de un fenomeno y observando que pasa cuando muevo los parametros. La diferencia es que aquí el observable no es una probabilidad o un valor esperado. Es un sonido. Y el criterio de validación no es un experimento de laboratorio. Es si suena bien.
Hay un feedback loop interesante: diseñar sonidos con mecánica cuántica me ha dado intuiciones sobre la fisica que no había conseguido leyendo papers. Escuchar la interferencia entre dos punteros de lectura, en tiempo real, mientras roto la fase manualmente con un controlador MIDI, comúnica algo sobre superposicion cuántica que ningún diagrama de Bloch transmite. El fenomeno deja de ser abstracto cuando puedes oir que pasa cuando la fase cruza pi/2.
El repositorio tiene 15 experimentos numerados. 01_hello_world es síntesis aditiva basíca. 02_pig_interference es el primer prototipo de interferencia cuántica. 04_yang_mills aplica la curvatura de campo al timbre granular. 09_higgs_bass usa la tormenta tropical como buffer. 012_gravitational_loop cierra el rebote gravitacional como estructura ritmica. Los ultimos integran todo: el sistema completo con partitura TAT, grabacion multi-stem (kick, cloud y pad en archivos AIFF separados), control MIDI en tiempo real con 12 CCs mapeados, y una “sinfonia” automatizada de 64 compases que progresa por siete fases, desde kick solo hasta tutti con crescendo de Higgs y disolucion final.
El servidor corre a 44,100 Hz, block size 64, con 786 MB de memoria y 16,384 nodos. Cuatro grupos ordenados estrictamente en el árbol de nodos (kick, pad, cloud, rec) garantizan que las señales de excitacion lleguen antes de que los instrumentos que las reciben se evaluen. Es infraestructura de audio en tiempo real con el rigor de un pipeline de datos.
La fisica es el lenguaje. SuperCollider es el laboratorio. El sonido es el observable.