計算機(jī)音樂的技術(shù)環(huán)境簡介

程伊兵 中國音樂學(xué)院作曲系 音樂工學(xué)教研室

稿源：中音網(wǎng)

    計算機(jī)音樂幾乎是伴隨著計算機(jī)的發(fā)明而誕生的，它是電子音樂大家庭中的重要一員。隨著科技的進(jìn)步，計算機(jī)音樂以驚人的速度在發(fā)展，其日新月異的變化令人瞠目。八十年代后，計算機(jī)音樂系統(tǒng)迅猛的商業(yè)化進(jìn)程――蓬勃發(fā)展的數(shù)字電子樂器和數(shù)字樂器接口協(xié)議的迅速普及，令計算機(jī)音樂在目前的音樂生活中扮演著越來越重要的角色。
     我國于八十年代初才開始接觸計算機(jī)音樂。由于業(yè)內(nèi)業(yè)外人士的普遍參與，使得目前我國計算機(jī)音樂系統(tǒng)的商業(yè)化進(jìn)程基本與世界同步。然而令人遺憾的是，大多數(shù)人對計算機(jī)音樂的主流技術(shù)并不了解，更不用說目前除商業(yè)化系統(tǒng)之外的計算機(jī)音樂技術(shù)的發(fā)展情況了。本文旨在介紹計算機(jī)音樂的基本技術(shù)模式及其軟硬件工作環(huán)境，并從技術(shù)角度比較主流計算機(jī)音樂系統(tǒng)與商業(yè)化系統(tǒng)的異同。
     基本模式
     讓我們通過與傳統(tǒng)音樂模式比較的方法來理解計算機(jī)音樂的概念模式。以交響樂為例，在傳統(tǒng)的創(chuàng)作、演奏環(huán)節(jié)中，作曲家、指揮家、演奏家以及各種樂器都是必不可少的因素。作曲家根據(jù)樂器的聲音創(chuàng)作了音樂，然而沒有眾多樂器提供的各種聲音以及指揮家、演奏家的參與是聽不到作曲家創(chuàng)作的音樂的。在常規(guī)的計算機(jī)音樂系統(tǒng)中，除了作曲工作之外，其它工作主要都是由計算機(jī)來完成的(個別系統(tǒng)中計算機(jī)也可以擔(dān)任作曲任務(wù))。其基本概念模式可以表示為以下鏈接：
     作曲家――軟件、數(shù)據(jù)――計算機(jī)――數(shù)模轉(zhuǎn)換器――音樂
     其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)是在數(shù)字音頻系統(tǒng)中將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬聲音信號的設(shè)備。具體技術(shù)流程見下圖：計算機(jī)音樂流程簡圖。
     由圖中可見，除了計算機(jī)的全面參與之外，計算機(jī)音樂與傳統(tǒng)音樂模式的最大區(qū)別在于其所使用的所有樂器音色都必須單獨(dú)制作、生成(圖中虛實線部分)。這些樂器音色的制作、生成全部依賴各種軟件來實現(xiàn)，其途徑主要有兩種：其一，通過音色生成程序的各種算法實現(xiàn)作曲家對聲音的定義。其二，通過聲音編輯程序的各種編輯算法實現(xiàn)對外部聲音文件的編輯。這些以軟件方式生成的樂器音色將來會被演奏程序所調(diào)用。
     計算機(jī)音樂的樂譜必須是計算機(jī)能夠“讀懂”的樂譜，獲得該樂譜的途徑也主要有兩個(圖中虛線部分)：其一，由各種樂譜編輯程序?qū)⒆髑易V的樂曲翻譯成計算機(jī)能夠識別的樂譜。其二，通過作曲程序，由計算機(jī)直接生成樂譜。有了計算機(jī)可以識別的樂譜，才可能在演奏程序的控制下演奏那些計算機(jī)樂器。
     最后，在演奏程序的控制、指揮下，計算機(jī)按照樂譜的要求演奏計算機(jī)樂器，至此完成計算機(jī)音樂的全部流程(圖中實線部分)。
     在實際應(yīng)用的計算機(jī)音樂系統(tǒng)中，需要作曲家做的操作可能很簡單，如利用著名的計算機(jī)音樂語言Csound創(chuàng)作音樂時，作曲家只需使用常用的文本編輯器如視窗提供的日記本程序等分別在叫做樂器文件(ORC)和樂譜(SCO)的文本文件中記錄下對樂器的定義和樂譜的計算機(jī)編碼即可。在經(jīng)過編譯程序編譯后，即可得到所要音樂的聲音文件了。當(dāng)然，這些聲音文件是需要其它播放程序如視窗提供的錄音機(jī)程序的播放后，我們才能真正聽到這些音樂。同時，需要作曲家掌握專門的計算機(jī)音樂語言。
     軟硬件環(huán)境
     在計算機(jī)音樂系統(tǒng)中，計算機(jī)當(dāng)然是必不可少的硬件。目前各種平臺的計算機(jī)如SGI工作站、蘋果電腦、LINUX電腦和IBM兼容機(jī)等都可以制作計算機(jī)音樂。就計算機(jī)音樂的制作而言，各種不同的計算機(jī)在本質(zhì)上沒有區(qū)別。其區(qū)別主要在于各平臺的速度、計算、存儲能力的大小以及所使用的軟件各有差異而已。
     除了計算機(jī)之外，計算機(jī)音樂系統(tǒng)中另外一個必不可少的硬件就是模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(A/D、D/A)。通過它，我們才可以將模擬的聲音信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以識別的數(shù)字信號，反之亦然。計算機(jī)中的“聲卡”就是這樣的轉(zhuǎn)換器。目前市場上的聲卡有數(shù)十個品牌，上百種規(guī)格，其質(zhì)量各不相同，在價格上體現(xiàn)為幾十元至幾萬元不等。一般的聲卡只支持模擬信號的立體聲輸出，高級聲卡可以支持?jǐn)?shù)字輸出，而專業(yè)聲卡支持多通道的數(shù)字輸入、輸出。而且一般聲卡上還帶有儲存的聲音，而專業(yè)聲卡則是純粹的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。另外，計算機(jī)還可以使用外置式的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
     除大型計算機(jī)音樂系統(tǒng)、數(shù)字音頻系統(tǒng)以及特殊要求，需要昂貴的硬件設(shè)備外，一般的計算機(jī)音樂系統(tǒng)對硬件的要求并不是十分高。對個人而言，只要擁有計算機(jī)和聲卡，就可以滿足從事計算機(jī)音樂創(chuàng)作的基本硬件要求。
     在計算機(jī)音樂短短五十年的歷史中，計算機(jī)音樂的軟件層出不窮。從合成語言到實時控制等應(yīng)用軟件數(shù)不勝數(shù)。按照我們前文敘述的計算機(jī)音樂的模式，大致上可以將計算機(jī)音樂軟件分為以下四類：直接數(shù)碼合成軟件、數(shù)字音頻編輯軟件、樂譜處理/作曲軟件和實時處理軟件。下表中列舉了目前應(yīng)用最廣泛的計算機(jī)音樂軟件：
     直接數(shù)碼合成 數(shù)字音頻編輯
     Csound Sound Hack
     Cmix Protools
     Cmusic Dyaxis
     Chant Sonic Solutions
     UPIC RT
     Granular synthesis
     樂譜處理/作曲 實時處理
     Score II MAX
     Common Music Vision
     HMSL Studio Vision
     Cypher
     HMSL
     除Protools等少數(shù)商業(yè)軟件需要特殊的硬件支持外，表中所列的計算機(jī)音樂軟件大都是免費(fèi)軟件，在計算機(jī)音樂的基本硬件環(huán)境中就可以運(yùn)行。其中Csound、Cmusic和Cmix是早期的計算機(jī)音樂語言Music #系列在不同平臺上的后裔。某些軟件適用于多平臺運(yùn)行，如Protools既有蘋果電腦版本，又有可以在IBM平臺上運(yùn)行的版本。目前許多計算機(jī)音樂專家在利用JAVA語言編寫計算機(jī)音樂程序，目的是提高解決軟件在各平臺間的兼容性。
     與商業(yè)系統(tǒng)的比較
     除某些專門的音頻工作站和由特殊的硬件構(gòu)成的數(shù)字音頻系統(tǒng)之外，我們最熟悉的商業(yè)化計算機(jī)音樂系統(tǒng)就是midi系統(tǒng)。我們知道midi做為數(shù)字樂器間的“語言”――數(shù)字電子樂器工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，也就是計算機(jī)音樂商業(yè)化的軟件基礎(chǔ)，近二十年來對數(shù)字電子樂器的發(fā)展起到了十分重要的作用?，F(xiàn)在我們不會對諸如音序器、合成器、采樣器等名詞感到陌生。midi系統(tǒng)主要是由這些硬件構(gòu)成的，其機(jī)構(gòu)如計算機(jī)音樂商業(yè)化系統(tǒng)技術(shù)流程簡圖所示。為方便比較，我們?nèi)圆捎蒙蠄D的形式：
     由上圖可見，原來計算機(jī)音樂系統(tǒng)中的各種軟件都被音序器、數(shù)字樂器等硬件代替了。最大的不同之處在于，作曲家不需要從頭制作一個樂器聲音，而可以直接使用存儲在數(shù)字樂器中的聲音(虛實線)。數(shù)字樂器是執(zhí)行某些專門聲音算法的硬件設(shè)備，其特點是高速、高效且可實時控制。雖然作曲家可以通過音序器向電子樂器發(fā)送一些修飾聲音的指令，但想從算法上改變或希望使用其它算法都是不可能的了。這無疑有損于聲音制作的靈活性與自由度。除樂器聲音的獲得外，樂譜生成(虛線)及控制演奏(實線)的任務(wù)也都是通過專門的硬件實現(xiàn)的。使用專門硬件的優(yōu)勢在于方便、快捷、實時能力強(qiáng)，因此很受音樂家們青睞，故而被廣泛地應(yīng)用于商業(yè)音樂領(lǐng)域，特別是流行音樂領(lǐng)域。
     音樂家的處境
     數(shù)字電子樂器是方便、快捷、強(qiáng)實時能力的工具，一方面深受廣大音樂家的喜愛，另一方面對其在聲音制作上的局限感到束手束腳，在創(chuàng)作中顯得力不從心、捉襟見肘。然而對計算機(jī)音樂而言，對聲音的掌控能力是第一位的，因此有些音樂家不愿使用數(shù)字樂器而寧可鉆研深奧的計算機(jī)音樂語言。計算機(jī)音樂語言強(qiáng)大的聲音制作能力，給了音樂家一個全新的聲音空間任其馳騁。但其繁復(fù)、枯燥的操作過程、較弱的實時控制能力以及對音樂知識之外知識背景的要求嚴(yán)重捆擾著大多數(shù)音樂家。目前，音樂家們正處在這種兩難的尷尬境地中，這種境況只有等到二者有機(jī)地融合后才會得到改善。
     以往，每每人們提及計算機(jī)音樂時，給人的聯(lián)想都是成堆的價格昂貴的器材、設(shè)備。雖然由更多更好的硬件和軟件構(gòu)成的計算機(jī)音樂系統(tǒng)不僅能在聲音質(zhì)量上給我們更專業(yè)的保障、提供我們更多的創(chuàng)作手段，而且能在操作、使用上提供我們更多的方便。但是，計算機(jī)音樂所需的基本硬件配置只是一臺計算機(jī)和一塊聲卡，況且現(xiàn)在聲卡幾乎成了計算機(jī)的一部分。因此可以這么說，目前我們普遍使用的計算機(jī)就基本能夠滿足計算機(jī)音樂的硬件需要；而眾多免費(fèi)的計算機(jī)音樂語言和應(yīng)用軟件為從事計算機(jī)音樂創(chuàng)作提供了良好的軟件環(huán)境。由此，計算機(jī)音樂創(chuàng)作已經(jīng)具備了相對成熟的條件，現(xiàn)在，正是我們參與、實踐的絕好時機(jī)！