Spec: Motiv-Entwicklungs-Engine für Lead-Melodien¶

Datum: 2026-06-03
Status: Design freigegeben, bereit für Implementierungsplan
Phase: 1.5 → generative Musik-Qualität (Dimension 1: Melodie-Phrasierung)
Datei: synthwave_surfer.html (single-file, Vanilla JS, Tone.js 14)

Kontext & Ziel¶

Phase 1 erzeugte technisch korrekte, aber musikalisch schwache Leads: die generate{Outrun,Noir,Dreamwave}Lead-Funktionen sind Random-Walks (Note für Note zufällig ±1/±2/±3 mit zufälligen Pausen). Das Ergebnis wandert, hat keine Motive, keine Wiederholung, keinen Phrasen-Bogen — es klingt nicht komponiert.

Ziel: Eine Motiv-Entwicklungs-Engine, die pro Phrase ein kurzes Motiv erzeugt und es nach einer Phrasen-Grammatik entwickelt — geformt durch Kontur und Harmonie. Sie soll einprägsame (Motiv-Kohärenz) UND vielfältige (Entwicklung + Seed-Variation) Melodien liefern und damit die „Schönheit und Bandbreite generativer Musik" zeigen.

Ziel-Architektur (bestätigt): Presets werden langfristig zu generativen Seeds (algo + seed + params, kein fixedSwmd), sodass Algo-Verbesserungen automatisch in alle Presets fließen und sie musikalisch distinkter machen. Reihenfolge: zuerst Algo schön machen (dieser Spec), Presets bleiben als Sicherheitsnetz eingefroren; Preset→Seed-Umstellung ist ein separater Folgeschritt, sobald die Engine überzeugt.

Non-Goals (bewusst NICHT in diesem Spec)¶

Bass-Riffs / Ostinati (nächste Dimension; Engine soll dafür wiederverwendbar sein, aber hier nicht angefasst).
Harmonie-/Akkord-Progressionen (padProg, buildChordMap) bleiben unverändert.
Song-Bogen / Arrangement über Phasen hinweg.
Preset→Seed-Umstellung und Re-Roll-Button (Folgeschritt).
Instrument-/Timbre-Arbeit (spätere Phase-1.5-Dimension).
Groove/Velocity/Humanization (eigene Dimension).

Ansatz: Motiv & Entwicklung¶

Reine, deterministische Funktion: rng + Genre-Profil + chordMap → Melodie-Events. Output-Format unverändert gegenüber heute, daher Drop-in:

{ degree: number, duration: number }   // degree = Skalenstufe (0-basiert), duration in 16teln
{ rest: true, duration: number }

Komponenten¶

Jede Komponente ist klein, hat einen Zweck und ist isoliert testbar.

1. MELODY_PROFILES (Daten) — pro Genre ein Parameter-Set:

MELODY_PROFILES = {
  outrun: {
    motifLen: [3, 5],                 // min/max Töne im Keim-Motiv
    rhythmCells: [[4,4,4,4],[4,2,2,4],[2,2,4,8],[4,4,8],[2,2,2,2,8]],  // Dauern in 16teln
    stepBias: 0.7,                    // P(Schritt) vs. Sprung beim Motiv-Bau
    leapSizes: [2, 3, 4],             // mögliche Sprung-Weiten (Skalenstufen)
    restDensity: 0.12,                // ungefährer Pausen-Anteil der Phrase
    opWeights: { repeat:0.25, sequence:0.30, invert:0.10, varyRhythm:0.20, fragment:0.10, ornament:0.05 },
    contours: ['arch','wave','rise'],
    register: [0, 9],                 // erlaubte Skalenstufen-Spanne
    grammar: ['A','A2','B','A3'],     // Phrasen-Slots (4 Slots für 4 Takte)
    startDegree: 4,
  },
  noir: {
    motifLen: [2, 3], rhythmCells: [[8,8],[12,4],[8,4,4]],
    stepBias: 0.85, leapSizes: [2, 4], restDensity: 0.30,
    opWeights: { repeat:0.45, sequence:0.20, invert:0.05, varyRhythm:0.15, fragment:0.10, ornament:0.05 },
    contours: ['fall','arch'], register: [0, 7], grammar: ['A','A','A2','B'], startDegree: 2,
  },
  dreamwave: {
    motifLen: [3, 5], rhythmCells: [[2,2,4,2,6],[4,2,2,4,4],[2,2,2,2,8],[4,4,4,4]],
    stepBias: 0.75, leapSizes: [2, 3], restDensity: 0.15,
    opWeights: { repeat:0.20, sequence:0.25, invert:0.10, varyRhythm:0.25, fragment:0.10, ornament:0.10 },
    contours: ['wave','arch','rise'], register: [0, 9], grammar: ['A','A2','B','A2'], startDegree: 2,
  },
}

(Werte sind Startpunkte für die Hörtest-Iteration, nicht final.)

2. makeMotif(rng, scaleLen, profile, chordTones) → motif Baut das Keim-Motiv als Array relativer Events { deg, dur } (deg relativ zur Motiv-Wurzel, 0 = Wurzel): - Rhythmus: eine rhythmCells-Zelle wählen (jede Zelle hat per Konstruktion eine Tonanzahl innerhalb motifLen); die Zellenlänge bestimmt die Tonanzahl. - Tonhöhen: Start auf 0 (= Akkordton); jeder Folgeton per stepBias Schritt (±1) oder Sprung (aus leapSizes); Richtung gewichtet zufällig.

3. Entwicklungs-Operatoren (pure motif → motif'): - repeat(m) — exakt. - sequence(m, iv) — alle deg += iv (diatonische Transposition). - invert(m, axis) — deg = axis - (deg - axis) (Intervall-Spiegelung). - varyRhythm(m, rng, profile) — Tonhöhen behalten, andere rhythmCells-Zelle unterlegen (mit Längen-Angleich). - fragment(m, rng) — Teilsegment des Motivs (Fragmentierung). - ornament(m, rng, scaleLen) — Durchgangs-/Wechseltöne zwischen Motiv-Tönen einfügen.

4. pickContour(shape, nSlots) → offsets[] Liefert pro Phrasen-Slot einen Register-Offset (Skalenstufen), der den Tonhöhen-Bogen formt: - arch → z.B. [0, +2, +3, 0] (Höhepunkt Mitte) - rise → [0, +1, +2, +3] - fall → [+3, +2, +1, 0] - wave → [0, +2, 0, +2]

5. Harmonie-Lander landOnHarmony(events, chordMap, scaleLen, startBar, rng) → events Erweitert die heutige snapDegree-Logik: Töne auf starken Positionen (Zellanfang / Position % 8 == 0) werden auf den nächsten Akkordton gesnappt; schwache Positionen dürfen Durchgangstöne sein. Löst das heutige „in natural-Mode 50% zufällig dissonant".

6. generateMelody(rng, scaleLen, bars, ctx) → events[] (Phrasen-Assembler) ctx = { chordMap, profile, startBar, harmonicMode }. Ablauf: 1. total = bars * 16; motif = makeMotif(...); contourOffsets = pickContour(gewählteKontur, profile.grammar.length). 2. Für jeden Grammatik-Slot i: - Operator(en) nach Slot-Semantik wählen: A = repeat; A2/A3 = leichte Variation (varyRhythm/ornament, gewichtet via opWeights); B = Kontrast (invert oder sequence). - Motiv-Instanz erzeugen, Register-Offset = contourOffsets[i], Wurzel = profile.startDegree + offset. - Relative {deg,dur} → absolute {degree,duration} umrechnen; an aktueller Position platzieren. - Ggf. Pause zwischen Slots einfügen (gesteuert über restDensity / Slot-Grenzen). 3. Falls pos < total: mit Pause oder Halteton auffüllen. Falls Überschuss: letzte duration kürzen → Summe der Dauern == total. 4. landOnHarmony(...) anwenden; Stufen auf register clampen.

Integration & Datenfluss¶

Neuer Code im Algo-Block (~Z. 360–505): MELODY_PROFILES + Engine-Funktionen.
ALGORITHMS.{outrun,noir,dreamwave}.leadGenA/B (Z. 906–931) rufen generateMelody(rng, sl, 4, { chordMap, profile: MELODY_PROFILES.<genre>, startBar }) statt generate{Outrun,Noir,Dreamwave}Lead.
Die alten generate*Lead-Funktionen bleiben zunächst stehen (Fallback / A-B-Vergleich), bis die Engine im Hörtest überzeugt; danach Entfernung in separatem Schritt.
chordMap kommt unverändert aus buildChordMap(padProg, totalBars); scheduleAll, Codec, Preset-Pipeline bleiben unberührt (Format identisch).

Determinismus & Constraints¶

Ausschließlich über das übergebene rng (mulberry32-Seed) randomisieren — kein Date.now/Math.random. Gleicher Seed ⇒ identische Melodie (Voraussetzung für die spätere Preset-Seed-Architektur).
Single-file, keine externen Libs, kein Build-Step.
Stufen immer auf register geclampt; Phrase immer exakt bars*16 lang.

Test & Validierung¶

Inline-Tests (synthwave_surfer.html?test=1, bestehendes Harness): 1. Determinismus: gleicher Seed → identischer Output (deep-equal). 2. Format-Validität: jedes Event ist {degree,duration} oder {rest,duration}; Summe aller duration == bars*16. 3. Harmonie: Töne auf starken Positionen sind Akkordtöne (gegen einen Test-chordMap). 4. Motiv-Präsenz: die Phrase enthält mind. eine erkennbare Wiederholung oder Transformation des Keim-Motivs (strukturelle Assertion über die Slot-Herkunft). 5. Register: alle degree innerhalb profile.register.

Die bestehenden 28 Tests bleiben grün (Output-Format unverändert; Tests prüfen nur den Codec-Parser, nicht generierte Melodien).
Ground Truth = Ohr: im Generativ-Modus hören (HTTP-Server, nicht file://), A/B gegen die alten Funktionen. Iteration der Profil-Werte per Hörtest (Phase-1.5-Modus: hören → Parameter anpassen → committen).

Rollout / Reihenfolge¶

Engine + Profile + Inline-Tests implementieren; alte generate*Lead als Fallback behalten.
leadGenA/B auf die Engine umstellen.
Im Generativ-Modus hören, Profil-Werte per Hörtest tunen, committen.
(Später, separat) alte generate*Lead entfernen; Engine für Bass-Riffs wiederverwenden; Presets auf Seed-Architektur umstellen.

Offene Punkte / getroffene Entscheidungen¶

Grammatik-Slots = Takte: je 1 Slot pro Takt (4 Slots bei bars=4). Falls sich im Hörtest zeigt, dass feinere Phrasierung nötig ist, kann ein Slot mehrere Takte oder Halbtakte umfassen — bewusst offen für Iteration.
Operator-Auswahl pro Slot: Slot-Semantik (A/A2/B) gibt die Kategorie vor, opWeights die konkrete Auswahl — so bleibt Struktur erhalten und trotzdem Seed-Variation.
Profil-Werte sind Startpunkte, final über Hörtest justiert.