近現代科技對音樂的影響

胡超?崔之進

摘 要：科技對藝術的影響是顯而易見的，為了使音律準確、音色完美，樂器制作的每一道工序都是及其嚴格的。隨著時代的發(fā)展，人們已經從工業(yè)革命時期進入科技革命時期，在音樂上人們也開始追求高品質和多元化。各種音樂硬件和軟件的出現改變了音樂傳播和制作的成本。目前科技還在不斷革新，在不久的將來，也許能將科技和藝術真正結合在一起。

關鍵詞：科技;音樂;工藝;音樂軟件;音樂信號;音樂格式

1 工業(yè)革命的工藝提升

在工業(yè)革命時期，工人的部分工作被機器取代，這是因為機器做事比人更加精確，可以產生更多、更高效、更精密的產品，在保證樂器的精確度方面也做得更好了。

以長笛為例，早期長笛只有木質結構，音色比較貼近自然音色，較明亮，但是音域不廣，只有兩個八度的大小，不過在早期的教堂音樂中，該音域已經足夠了。隨著文藝復興的到來，人們在音樂方面大力創(chuàng)新，音樂的類型和風格不再像教堂音樂那樣規(guī)整單一，而是利用類似附點音的很有個性的東西來裝點音樂，音域自然也更廣了。人們對管弦樂音域的要求達到了三個八度，傳統的木質材料已經難以滿足這樣的需求，而金屬材料的廣泛應用，使長笛的結構得到了升級：1847年，第一根金屬長笛在德國誕生，其在音域和音色上都有革命性的發(fā)展，每一個音都更加嚴格了，所以長笛也是交響樂隊的固定樂器，通常有兩個長笛手和一個短笛手。后來為了滿足人們對藝術的需求，開始使用各種昂貴金屬制作長笛，例如銀制長笛和金制長笛。不過這種長笛的需求量少，一般都是給特定的名家人工定制的。

科技的進步使文藝復興加速。鋼琴首次出現于1709年，由于價格昂貴，當時只是貴族家庭和皇室家庭的樂器，而且不太被巴赫等著名藝術家看好，不過僅僅半年之后，鋼琴就在歐洲受到了廣泛的歡迎。隨著工業(yè)的進步，鋼琴的成本大大降低，很多名家，比如莫扎特、貝多芬等，都投入了鋼琴的懷抱，爆發(fā)出音樂創(chuàng)作的熱情。18世紀上半葉，由于巴赫創(chuàng)作了很多大師級的長笛作品，長笛的普及也得到了極大的發(fā)展。[1]因為鋼琴在演奏中雙手分別掌握低音譜和高音譜，所以特別適合用于創(chuàng)作音樂，這大大促進了音樂在文藝復興時期的發(fā)展。

科技對藝術的直接作用幾乎是單方面的，幾乎不存在藝術對科技的直接作用，只能說藝術在間接促進科技的發(fā)展，比如文藝復興就間接促進了科技的發(fā)展。科技對藝術的影響則是顯而易見的，除了長笛和鋼琴以外，幾乎所有現代樂器的產生都可以歸功于科技的發(fā)展，尤其是金屬制樂器。這一點也可以從東方和西方樂器的對比得出。東方的樂器幾乎都是木制的，都是由純天然材料制成，這就是當時東方被動發(fā)生工業(yè)革命的結果。而西方經過工業(yè)革命之后，幾乎所有的樂器都會使用金屬，例如單簧管的主體是木制的，而按鍵則是金屬制成，原因是金屬容易被做成機械，方便轉動，音調的可控性強。藝術對科技的間接影響雖然不明顯，也能舉出例子。比如有兩個相互競爭的廠家分別推出了兩款手機，消費者會做出選擇，大部分男消費者會選擇性能好的手機，而大部分女消費者則會在滿足她們需求的情況下，選擇設計精美的手機，這在一定程度上彌補了手機性能的缺失，這就是藝術對科技的影響。不過，一般最終性能好的手機會獲得勝利。

2 電子時代的音樂硬件

隨著時代的發(fā)展，人們已經從工業(yè)革命進入了科技革命，科技革命就是發(fā)展高科技，高科技再作用于人，例如手機、互聯網等。在音樂上，人們也開始追求高品質和多元化。

流行音樂就是科技時代的產物。在近代或古代，人們往往認為音樂是貴族欣賞的東西，因為它要花費很多的財力和時間，而隨著工業(yè)革命、科技革命的到來，藝術制作和欣賞的成本在降低。例如，以前都是交響樂團或者是合唱團舉辦演出，而近代開始出現樂隊、獨立的音樂制作人;以前的舞臺必須有很多演唱者以及很多樂器，才能使演出被觀眾聽見，而隨著半導體工藝的發(fā)展，出現了功率放大器，緊接著出現了音響，舞臺上僅僅需要幾個人就能使所有的觀眾聽到音樂，而且使會場聽眾從幾百人可以增加到幾千人甚至幾萬人，這種電子產物大大促進了流行音樂的發(fā)展。

電子的發(fā)展促進了音樂的廣泛傳播，這也是流行音樂文化能夠廣泛普及的真正原因。以前人們只能靠音樂會和紙質媒介才能傳播音樂，傳播成本的高昂是阻礙音樂傳播的一個難題。到了現代，電磁場的應用使音樂可以通過電波信號發(fā)送給廣大民眾，大幅度降低了音樂的傳播成本，使音樂真正開始普及。不過剛開始傳播所使用的是模擬技術，傳播中存在很大的噪聲，原因是模擬信號在調制過程、信道、解調過程都會引入大量的噪聲，使音樂傳到接收端后音質會有所下降，而且模擬技術中的功率放大器會導致幅度失真和相位失真。[2]后來人們創(chuàng)造了數字電路，即只傳播0和1的信號，抗干擾性極強，因此得到了更加廣泛的應用，數字電視就是一個例子。以前裝有模擬信號處理芯片的電視，會出現類似雪花一樣的噪聲，而數字電視不僅穩(wěn)定，畫質也更加高清。

在電子的發(fā)展中，人們發(fā)現電流噪聲雖然很刺耳，但是經過處理后，變成了尖銳但是可控的聲音，音色類似于人的慘烈的尖叫與吼叫，于是人們利用它做成樂器——電吉他，產生了一種新的藝術形式——搖滾。由于其電流聲的可控性，電吉他可以發(fā)出許多種不同的聲音，成為現代音樂追捧的樂器。電吉他的音域可以在多個頻段，即電吉他不止有多個八度，還有多個音域、多個音色。電子琴也是相同的產物，其能夠模仿各種樂器的聲音，雖然聲音聽起來非常機械，但是這也充分體現了電子硬件對音樂的影響。

3 電子時代的音樂軟件

電子時代的音樂硬件其實并沒有改變人們音樂創(chuàng)作的成本，硬件之后出現的軟件才真正地改變了音樂的創(chuàng)作成本，使小規(guī)模樂隊和獨立音樂人大量出現。軟件就是人們通過固定的硬件多樣處理與修改信息的工具。通過軟件，人們不僅可以改變音頻原有的音色，還能將多個“感官”結合，形成新的多媒體，被稱為“交互式多媒體”。[3]就音樂本身而言，在處理由發(fā)射端傳來的音樂數字信號時，這些信號是一些離散的序列，人們將它和它的傅里葉變換轉化成可視的圖像后，發(fā)現了其中的奧秘，發(fā)現這個曲線圖相當地反映了音樂的音軌。人們還發(fā)現，數字信號因為是0、1序列，所以非常方便修改，在引入一堆公式和算法之后，這些音樂不但沒有產生噪聲，反而使音質得到了強化，獨有一番味道，這就是一門新的科目——語音信號處理。于是，人們開始運用大量的軟件來編輯和創(chuàng)作音樂，例如Cubase和Fl之類的音樂處理軟件，都是音樂人不錯的選擇。這一類軟件幾乎可以承包音樂的整個制作過程，擁有前期創(chuàng)作、編曲、后期制作、降噪、音軌模仿等功能。

由于數字信號是離散的，而音樂信號是連續(xù)的，所以要將音樂信號變成數字信號，就需要通過采樣來獲得離散的序列，不過該數字信號的體量會非常大，以至于一首音樂需要1個GB左右的存儲空間。后來人們通過研究發(fā)現，音樂文件是可以壓縮的，通過對音頻文件的壓縮編碼，可以將其需要的存儲空間壓縮至原來的幾分之一，而且能夠幾乎無損地將其還原。由于音樂是連續(xù)的，所以在相鄰的采樣點上具有一定的相關性，可以通過線性預測方法來恢復語音信號，[4]音質也是極其完美的，這大大減小了音樂在傳播中的體量。例如，現在常見的音樂格式有MP3、WMV、WAV等，這些格式都可以做到對音樂的無損壓縮。也有另外一些格式受到了歡迎，例如MIDI格式，這種格式會非常詳細地記錄整個音樂文件的信息，包括各個音軌、各個音色等，方便人們對其進行詳細的修改，因此該格式受到了音樂制作人的廣泛追捧，不過其音樂體量會非常大，一首3分多鐘的音樂大概需要1.5GB左右的存儲空間。還有CD格式，這種格式是目前世界上最好的音頻格式，不過要求播放它的設備也需要具有非常高端的配置。目前我們在電腦上下載的各種音樂播放器，實際上就是內置了許多解壓縮算法的軟件，它們能夠識別音樂壓縮的格式，并進行對應格式的解壓，然后通過音頻設備將音樂播放出來。

人類的欲望是無窮的，即便有了這些音樂格式，人們還是意識到了其在立體聲上的局限性，這些音樂最多只支持雙聲道，人們還想得到3D立體環(huán)繞聲。美國的杜比公司就做到了對環(huán)繞聲的完美研制，他們研制出的杜比音效可以說不僅是對完美音質的追求，還把聲音分解成無數個通道，不同的通道位于環(huán)境的四周，比如人聲從前方傳來，背景音樂從頂部傳來，背景音效從后方傳來，讓人們得到無比的享受。一般這種音效只運用于大型的場所，例如電影院這種極其追求感官效果的地方。

4 結語

目前科技還在不斷地革命和更新，在不久的將來還會出現人工智能的語音交互、單人演奏整個交響樂等高新的形式。不過，即使機器為人們做得再多，音樂創(chuàng)作的本質還是離不開人的感情，只有流露真情實感的作品才能被廣為流傳。

就目前整個藝術領域來看，科技還沒能與音樂藝術完全地結合，只能說處于結合的初級階段，沒有出現與科技和藝術都掛鉤的職業(yè)。不過，在不久的將來也許會出現這樣的職業(yè)，將科技和藝術真正結合在一起。音樂的電子技術也在不停地發(fā)展，將來可能會出現AI技術來改變與創(chuàng)造音樂，例如通過神經網絡進行語音識別等。[5]總之，科技和藝術的宗旨是一樣的，都是為人類服務。

參考文獻：

[1] 王淼.長笛及其在交響樂中的作用[D].哈爾濱師范大學，2014：11.

[2] 周睿.毫米波模擬欲失真線性化技術研究[D].電子科技大學，2013：5.

[3] 馬仕華.交互式多媒體作品創(chuàng)作中的音視互控策略研究[D].中央音樂學院，2017：2.

[4] 李曉明.語音與音頻信號的通用編碼方法研究[D].北京工業(yè)大學，2014：8.

[5] 魏爽.一種利用人工神經網絡優(yōu)化語音識別的方法[J].數字技術與應用，2017（10）：228.

作者簡介：胡超（1997—），男，貴州人，本科，信息科學與工程專業(yè)。

崔之進（1980—），女，江蘇南京人，南開大學、美國哥倫比亞大學博士，維也納大學博士后，東南大學博士后，東南大學藝術學院副教授，碩士生導師，加拿大阿爾伯塔大學訪問教授，東南大學美術系副主任，研究方向：藝術學理論。