計算機音樂音色人性化技術(shù)的現(xiàn)狀分析

摘要：在計算機音樂的發(fā)展過程中，音色的人性化問題一直是計算機音樂工程技術(shù)關(guān)注的重點，當(dāng)今計算機音樂硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展對于加強音色的人性化表現(xiàn)特征起到了很大的促進作用。本文以計算機音樂音色的人性化技術(shù)為切入點，分別從音色，MIDI控制器，音色虛擬演奏工具等方面分析了當(dāng)前計算機音樂軟件和硬件的人性化技術(shù)手段及其特征。

關(guān)鍵詞：計算機音樂；音色；人性化；技術(shù)

中圖分類號：J614.8 文獻標(biāo)識碼：A 文獻編號：1004-2172(2009)01-0054-04

在本世紀(jì)，計算機音樂技術(shù)日趨成熟，從音樂實踐的源頭音樂創(chuàng)作起，徹底改變了人們對音樂的傳統(tǒng)認(rèn)知。傳統(tǒng)音樂的創(chuàng)作、表演、指揮、錄音和傳播全部可以在計算機上完成。技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，用計算機創(chuàng)作制作（由于與傳統(tǒng)創(chuàng)作方式的不一樣，創(chuàng)作者不僅完成音樂的構(gòu)思，一般還要完成它的音響。作品創(chuàng)作的一系列環(huán)節(jié)大多由一個人操作相應(yīng)的設(shè)備去控制，所以有制作的含義）的音樂作品已經(jīng)無處不在，而且許多專業(yè)人士和普通受眾基本上已經(jīng)接受了它。但在藝術(shù)實踐中，與傳統(tǒng)音樂作品相比較，人們覺得用計算機音樂技術(shù)創(chuàng)作的作品缺乏一定的人性化。從計算機音樂作品創(chuàng)作的特性我們知道，計算機音樂作品的人性化不足的根源主要是計算機音樂音色的人性化不足。與聲學(xué)樂器相比，計算機音樂音色的機器的，生硬的音色感知一直困擾著技術(shù)工作者、創(chuàng)作者和欣賞者。比如音色的真實性以及美感的問題，音色演奏的人為化問題，虛擬聲場效果的問題。在計算機音樂作品中的具體表現(xiàn)就是音色不真實，缺乏美感；不像真人演奏等問題。而音色人性化不足的問題有制作者制作水平的原因，也有計算機音樂音色的生產(chǎn)技術(shù)水平的原因。實際上，在計算機音樂軟硬件技術(shù)發(fā)展過程中，音色的人性化技術(shù)一直是計算機音樂工程技術(shù)關(guān)注的一個重點。筆者在此將以計算機音樂的軟硬件設(shè)備在加強音色的人性化技術(shù)手段方面的現(xiàn)狀為例，對計算機音樂音色在加強音色的真實性以及演奏的人性化技術(shù)現(xiàn)狀進行梳理和分析。

一、音色的生產(chǎn)技術(shù)

（一）從波表音色到采樣音色

20世紀(jì)，隨著作曲技法和演奏技法的不斷開拓創(chuàng)新，音樂家們越來越關(guān)注音樂的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，音色的創(chuàng)新問題。與此同時，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進音樂在另一個軌跡上經(jīng)歷了磁帶音樂、電子音樂和計算機音樂。電子音樂較早時期的主要標(biāo)志是合成器的發(fā)明，合成器的核心部分硬件音源是早期計算機音樂的重要組成部分，而且合成器的編輯功能也是后來硬件音序器和軟件音序器的原型。合成器的制作和編輯功能是合成器一個重要的特點，從當(dāng)代計算機音樂的觀念來看，合成器實際上就是MIDI鍵盤和硬件音源的結(jié)合體，當(dāng)時的音樂工作站就是MIDI鍵盤和硬件音源和硬件音序器的結(jié)合體，因此還不能稱為計算機音樂。隨著技術(shù)的發(fā)展，軟音源（以物理數(shù)據(jù)存儲虛擬音色的集合體）開始出現(xiàn)。在它的早期，有wingroov、VSC-88、S-YXG50等軟波表音源，但當(dāng)時它們的使用局限于播放MIDI音樂，還不能進入專業(yè)計算機音樂制作領(lǐng)域。本世紀(jì)初，音色的采樣技術(shù)成為音色生產(chǎn)制作的核心技術(shù)。在生產(chǎn)制作音色時首先都要對原始波形進行取樣，波形本身就是構(gòu)成音色的基本單位，一個音色可能由一組或是幾組波形進行編輯而構(gòu)成，早期音色波形容量大部分為6－8MB左右，現(xiàn)在的音色大多是12－16MB甚至更大。如果一臺音源的音色很多，但波形的記憶容量很小，那么它的許多音色可能是由相同的波形編輯而成，并且音色的相同性質(zhì)就越多，單個音色的特色就會降低，所以說同樣的音色它的容量越大真實性就越強。因此我們知道，在新的音色，采樣技術(shù)和物理存儲技術(shù)沒有出現(xiàn)之前，采樣音色的物理容量會越來越大，因為這樣才能保證音色的真實性和人性化特征。如早期的Minierhu只有11MB音色比較單一（主要是演奏法較少），最近國產(chǎn)的中國民族樂器采樣音色，盤的二胡音色大到2G。軟件音源的革命性的發(fā)展開始于本世紀(jì)的Vsti、Dxi、Rtai三類插件式音源的出現(xiàn)，而當(dāng)今比較常用的有Vienna Symphonic Library、East West EWQLSO Gold Edition、Edirol HQ orchestral、Edirol Super Quartet、Virtual Bassist、Expansion BFD、Steinberg Hypersonic 等音源或音色。軟音源在技術(shù)上基本上可以滿足基于計算機音樂系統(tǒng)的音樂創(chuàng)作和制作，在音色上它根本不亞于硬件音源甚至在很多方面超過硬件，特別是音色采樣技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使計算機音色中的傳統(tǒng)聲學(xué)樂器的音色具有了最大可能的人性化特征。比如音色本質(zhì)的真實性，類似真人演奏的特征以及某些音色的真實聲場等。East West EWQLSO Gold Edition（管弦樂黃金版）和Vienna Symphonic Library（維也納交響音色）直接采樣真實樂器的演奏音色，我們使用它制作出的音色就是對真實樂器的還原，特別對于單音來說，它就是真實樂器的音色和真實的演奏。黃金版管弦樂音色附加了聲場效果，加強了它的演奏聲場的真實性。維也納交響音色是干音，可以進行更多的虛擬聲場效果的處理。根據(jù)聲音的不同的合成技術(shù)和使用方式，我們又可以把軟音源分為波表音源、合成器、采樣器和樂器插件等。另外一類主要由波表技術(shù)合成的音色也繼續(xù)發(fā)展，由于技術(shù)路線不一樣，所以它的物理容量不會很大，而且很多我們從來沒有聽過的音色已出現(xiàn)，其中許多音色被人們認(rèn)可接受并認(rèn)為有人性化特征，比如Steinberg Hypersonic插件音源的音色。對于這類音色，雖然我們不大可能用傳統(tǒng)的音色分類方法去界定它并認(rèn)識它的真實性，但它的許多非傳統(tǒng)音色有很好的音色效果和美感。在當(dāng)代音樂作品中，特別是影視視聽節(jié)目中，人們逐漸接受了這種音色，并認(rèn)為它們具有音色的真實性特征和人性化特點。

（二）從單音采樣到loop的采樣

在計算機音樂中一個音色就是一個采樣，它可以是單音，也可能是雙音甚至是樂句。計算機音樂音色中Loop（循環(huán)樂句）是指在音源中一段預(yù)置的音色片段，它一般是采樣而來的樂句（不具有音樂中的結(jié)構(gòu)意義）。當(dāng)演奏它時，這段音樂會不斷反復(fù)播放。循環(huán)樂段一般都是節(jié)奏型或和聲型的，也可能是某些樂器的特殊的演奏樂句，如音階、琶音、和弦。循環(huán)樂句給我們的創(chuàng)作帶來了極大的便利，而且從獨立的樂句來看，它的演奏一般非常具有人性化。我們知道，由于技術(shù)的原因，當(dāng)今采樣音色一般都是單音采樣，這些單音音色在組成雙音或旋律時，會出現(xiàn)音頭太硬而造成的旋律缺乏連貫性等人性化問題，而loop采樣是一次采樣一個音色片段，由于這個片段由人一次性演奏，所以與由單音組成的音色片段相比它更有人性化。特別是一些特殊的音樂片段或是演奏技巧比較特別或較難時，loop更能體現(xiàn)它的人性化優(yōu)勢。 筆者相信在不久的將來，運用旋律進行單音采樣的技術(shù)運用會更加廣泛，而用旋律進行單音采樣就是讓單音從旋律中來又回到旋律中去。

（三）伴隨噪音的采集

在聲學(xué)樂器中，與樂音同時發(fā)聲的還有樂器噪音。即使在樂器制造工業(yè)高度發(fā)展的今天，聲學(xué)樂器本身音色之外的如弦樂的摩擦聲、管樂的氣流聲都存在，這是由它的發(fā)聲原理決定的。在音色采樣早期，人們以為只有頻譜一種因素對音色起作用，如用正弦波合成長笛，用鋸齒波合成弦樂，后來逐漸認(rèn)識到音色的起始時間，延續(xù)的強度變化以及混響，伴隨噪音等因素都與音色有密切聯(lián)系。而早期的虛擬音色加上技術(shù)的原因，對傳統(tǒng)樂器音色的模擬都非常“干凈”而被認(rèn)為“電子味”太濃。隨著技術(shù)的進步，許多音色和音源都添加了噪音效果器。適當(dāng)?shù)脑胍魧μ囟ㄒ羯娜诵曰{(diào)制有非常重要的效果。如Steinberg The Grand 2 的聲音調(diào)節(jié)面板中的附加聲音調(diào)節(jié)，其中可與鋼琴音色附加的有離弦聲、重錘聲、鍵噪音、踏板噪音等。插件音源MusicLab RealGuitar是一款非常優(yōu)秀的傳統(tǒng)吉他音源，它的人性化噪音設(shè)置如下：Fret（手指在琴品品格移動的噪音音量大小和開關(guān)），Release（手指離開琴弦的噪音音量大小和開關(guān)），Pick/Body（附加的Pick 和吉他琴身噪音音量的大小和開關(guān)）。噪音的添加是計算機音樂音色對傳統(tǒng)的人性化的回歸。

（四）單一演奏法到多樣演奏法

由于計算機音樂音色的預(yù)置性以及在演奏環(huán)節(jié)中互動和隨機性的受限等特點，計算機音樂音色除了加強真實性外，演奏法的多樣性也是人性化的重要表現(xiàn)，比如它直接能體現(xiàn)音色的隨機性和動態(tài)性。早期的計算機音樂音色演奏法不豐富，有的音色只有連奏和斷奏等少數(shù)演奏音色，通過后期可以得到一些其它的演奏音色，但畢竟不是真人的演奏，所以它們的真實性和人性化大打折扣。通過預(yù)置盡量多的演奏法的音色，將帶來豐富的、真實的樂器演奏音色，從而加強了演奏音色的真實性并且直接促進音色演奏的人性化。筆者使用的管弦樂黃金版的齊奏小提琴的音色有44種演奏法；但丁銅管樂的dan dean French horn音色有62種，它的多重力度分層效果非常明顯；維也納交響樂音色的獨奏小提琴音色有上百種。當(dāng)然，這些音色中有些是同一件樂器的音色而有些是同一類樂器的音色，它們分別用于單音音色和多音音色的人性化制作，真實的、多樣的演奏法的音色對于演奏法眾多的，表現(xiàn)豐富的旋律音色來說可以大大加強它的人性化特征。加強音色的演奏的人性化特征的另一技術(shù)手段是利用音源的調(diào)制模塊進行音色的隨機調(diào)制技術(shù)。在音源或采樣器上，大多都有改變音色屬性的效果模塊，通過調(diào)制我們可以得到更多的我們需要的人性化的音色。

二、MIDI控制器的運用

（一）軟件MIDI控制器

筆者在這里要討論的是通用數(shù)據(jù)型的控制器，不包括MIDI樂器（也就是音色演奏工具，后面將專門討論）。上個世紀(jì)90年代，隨著軟件音序器的廣泛使用，這才是真正進入了我們所要討論的計算機音樂時期，當(dāng)時比較知名的音序器軟件就是Cakewalk。在當(dāng)時，硬件音色沒有突破，軟件音色也才起步，根本不能進入專業(yè)音樂創(chuàng)作領(lǐng)域。但軟件音序器在創(chuàng)作和制作功能上卻是大大超過了硬件音序器，特別是在人性化功能上有很大提高。其中最值得稱道的是128個通用MIDI控制器的出現(xiàn)，直到今天，它都是計算機音樂人性化技術(shù)重要的制作手段。如通用MIDI控制器中的1號控制器可以調(diào)節(jié)顫音深度，5號調(diào)節(jié)滑音速度，7號調(diào)節(jié)音量，10號調(diào)節(jié)聲像，11號調(diào)節(jié)表情，71號調(diào)節(jié)泛音，72號調(diào)節(jié)釋音，73號調(diào)節(jié)起音，74號調(diào)節(jié)音色亮度等。MIDI控制器的主要作用是使音色聽起來更像演奏家在演奏。軟件MIDI控制器在計算機音樂早期音色的人性化技巧上發(fā)揮了巨大的作用，它可以通過畫筆對音色的特征進行多次的多重添加和修改，直到音色非常豐富。直至軟硬件技術(shù)相當(dāng)發(fā)達的今天，它仍然發(fā)揮著巨大的作用，如與硬件結(jié)合使用可以發(fā)揮更加細(xì)致豐富的效果。

（二）硬件MIDI控制器

由于軟件控制器在操作上比較煩瑣，而且不能進行實時錄入，所以硬件MIDI 控制器便應(yīng)運而生。它可以通過操作硬件控制器的推子、按鍵和旋鈕等設(shè)施使軟件內(nèi)部作出相應(yīng)的反應(yīng)。這樣可以避免軟件用鼠標(biāo)操作的不便，更重要的是能進行實時的處理諸如音量和表情等變化。這樣處理的音樂更加人性化，而且操作本身讓人有人性化的感受。現(xiàn)今使用的MIDI較多，比如較早的有Ezbus，現(xiàn)在常見的有Uc-33以及Roland的SI-24 等。

（三）音色演奏與實時控制（MIDI樂器與MIDI控制器的結(jié)合）

音色的演奏工具在某種意義上說也屬于一種MIDI控制器，但由于它在計算機音樂中所扮演的重要角色，所以在本文中對它進行專門的討論。傳統(tǒng)音樂中，音樂的現(xiàn)場演奏是音樂最具人性化的一個實踐環(huán)節(jié)，后來隨著磁帶和CD介質(zhì)的發(fā)明，雖然不能看到音樂廳的現(xiàn)場表演，人們還是能從音樂中感受到現(xiàn)場表演的氣氛。而計算機音樂的音色（樂器）演奏完全在虛擬的環(huán)境中進行。與傳統(tǒng)演奏不一樣的還有我們只能利用僅有的樂器進行演奏，比如MIDI鍵盤、MIDI吹管或其它MIDI樂器。早期人們用合成器或電子琴作為音色的演奏工具，隨著MIDI鍵盤的日趨完善，當(dāng)今更多制作者趨向于使用專業(yè)的MIDI鍵盤。中國研制的UF系列MIDI鍵盤一經(jīng)上市便受到專業(yè)人士的肯定，如今的第二代產(chǎn)品結(jié)合了傳統(tǒng)的硬件MIDI控制器的許多功能，它添加了目前MIDI鍵盤主流的其它控制信息，并可直接在琴上調(diào)節(jié)觸后曲線、力度曲線、觸后通道。MIDI鍵盤一般都有有延音踏板和力度鍵，可實時控制的控制輪以及響應(yīng)鍵盤分區(qū)（keyswetch）和力度分層。這些技術(shù)都是為了加強音色演奏的實時性、動態(tài)性、隨機性和演奏者的人性化感受。在MIDI樂器的類型上現(xiàn)在又有了可演奏的MIDI吹管、弦樂和打擊樂。從以上的發(fā)展歷程可以看出，MIDI樂器人性化演奏技術(shù)已經(jīng)從模擬音色表現(xiàn)音色的心理感受發(fā)展到了表現(xiàn)演奏的心理和生理感受，心理和生理的結(jié)合正是傳統(tǒng)聲學(xué)樂器的演奏特點。根據(jù)筆者的推測，MIDI鍵盤在經(jīng)歷現(xiàn)在的MIDI控制器化后可能在兩方面進行突破，一是鍵盤的力度感知為非線性化，比如起音、持續(xù)和釋音全部可由給鍵盤施加不同的力度來實時控制，也可以說時觸后的全面人性化（當(dāng)然這需要音色進行非線性的力度和音色變化的響應(yīng)）。二是鍵盤演奏模式化控制，比如一臺MIDI鍵盤還擁有MIDI弦樂器，MIDI管樂器和MIDI打擊樂器的控制功能。

三、虛擬演奏工具

（一）演奏探測工具

音色演奏的另外的一個人性化技術(shù)就是音色專門的虛擬演奏工具的發(fā)展。維也納樂器（Vienna Instruments）是著名的維也納管弦樂音色資料的最新產(chǎn)品。這套音色資料不僅包含了原有的維也納管弦樂音色資料地平線系列（Horizon Series）和專業(yè)版（Pro Edition）中所有的音色，將容量增加到了500GB，同時還增加了一個“演奏探測”（Performance Detection）工具，可以實時調(diào)用各種不同的演奏法，免去了以前“演奏工具”（Performance Tool）獨立運行的麻煩。維也納樂器組的用戶可以通過新的演奏探測工具來實時檢測相應(yīng)的演奏法，并且調(diào)用相關(guān)音色。它通過探測用戶在鍵盤上的演奏速度、力度、連接狀態(tài)等信息，自動調(diào)用不同演奏法音色。舉例來說，在一個樂句中，你演奏的長音是延長音音色，演奏的短音則是斷奏音色，而兩音相連時它又會調(diào)用連奏音色。這在傳統(tǒng)MIDI制作中至少需要3個聲部錄制3次，而現(xiàn)在只需一次完成。它還是一個開放的系統(tǒng)，可以允許用戶對其中的不同演奏法調(diào)用以及力度參數(shù)進行各種調(diào)整。這個演奏探測工具與VSL以前的演奏工具（Performance Tool，圖1）相比，免去了手工設(shè)置演奏法的麻煩，同時也更加容易掌握。這是目前非常先進的演奏法技術(shù)，使用MIDI鍵盤管弦樂演奏達到了前所未有的簡單和真實。

圖1Vienna Instruments Performance Tool

人聲被認(rèn)為是最能表達人的情感的音色，由于有文字的因素，它的演奏（唱）的人性化非常復(fù)雜。計算機歌唱音色的人性化是對計算機音樂音色人性化技術(shù)的最大挑戰(zhàn)。但如今的計算機音樂技術(shù)使制作者又有了可以被自己任意指揮的虛擬歌手。Zero-g正式發(fā)布他們的女性歌聲合成器產(chǎn)品Miriam。這是一個成熟的歌聲合成器，使用YAMAHA的VOCALOID Singing Synthesis Technology（歌唱合成技術(shù)）制作而成。Miriam可以合成出女性的歌唱聲音、標(biāo)準(zhǔn)的英文、專業(yè)級別的音質(zhì)。Miriam帶有豐富的聲音元素，你可以制作出任何你需要的歌聲。Miriam還帶有顫音模板和呼吸模板，你可以制作出完全自然的歌唱。使用Miriam創(chuàng)建女性歌聲非常容易，而且有豐富的可調(diào)參數(shù)，比如共鳴、顫音、呼吸音等。中國傳統(tǒng)民族樂器采樣音色的演奏工具采用了一種叫做MVS的多維矢量合成技術(shù)。它支持DEF動態(tài)表情以及PRF連奏模式，多重力度層，可以細(xì)膩地表現(xiàn)出樂器人性化的方面。隨著技術(shù)的發(fā)展，更優(yōu)秀的人性化演奏技術(shù)和演奏工具將不斷出現(xiàn)。

（二）人性化效果器的應(yīng)用

這里所說的人性化效果器不是指上面所說的單個樂器的演奏效果器，而是整個計算機音樂作品的風(fēng)格的人性化效果器（MIDI效果器）。早期比如Cakewalk開發(fā)的MIDI實時效果插件Style enhancer micro 1.28 for cakewalk，簡稱SEM11.28。從前面關(guān)于計算機音樂和傳統(tǒng)音樂的音色比較我們知道，計算機音樂的發(fā)展使音色越來越逼真和具有美感，但演奏的效果卻不盡人意，也就是我們說的沒有人性化。特別是針對樂隊的復(fù)合音色和針對不同風(fēng)格的樂曲時，音色細(xì)微的差異更是不容易體現(xiàn)。人性化風(fēng)格效果器就是通過分析專業(yè)演奏家的演奏技法，把它編成程序來處理MIDI數(shù)據(jù)，模仿不同樂器、不同風(fēng)格、不同演奏家的演奏，并且有上百個不同的風(fēng)格庫。Style enhancer 4.0（圖2）風(fēng)格增強效果器提供了數(shù)以百計的各類樂器的演奏風(fēng)格，軟件通過旋律（MIDI音序）能自動插入速度、力度、音量、彎音、表情等控制命令，使音樂像是某人的真實演奏。

圖2Style enhancer 4.0效果器

在計算機音樂工程技術(shù)中，音色的生產(chǎn)技術(shù)直接促進音色的真實性和美感，當(dāng)然，由于演奏的預(yù)置性特點，真實性和具有美感的音色也對音色的人性化演奏有間接促進作用。MIDI控制器技術(shù)直接促進音色的人性化演奏，也就是使聽者覺得計算機音樂音色像真人一樣演奏（這里也包括非傳統(tǒng)音色）以及演奏者覺得自己在演奏一件具有隨機的互動的人性化的樂器。人性化效果器直接的功能是人性化的計算機音樂作品，同時它對計算機復(fù)合音色的人性化效果起到直接的作用。這些人性化技術(shù)手段在實際創(chuàng)作制作中的互相結(jié)合和互相促進，將對計算機音樂音色的人性化以及計算機音樂作品的人性化起到關(guān)鍵的作用。

責(zé)任編輯：陳達波

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