計(jì)算機(jī)音樂(lè)的技術(shù)環(huán)境簡(jiǎn)介

程伊兵 中國(guó)音樂(lè)學(xué)院作曲系 音樂(lè)工學(xué)教研室

稿源：中音網(wǎng)

    計(jì)算機(jī)音樂(lè)幾乎是伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明而誕生的，它是電子音樂(lè)大家庭中的重要一員。隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)音樂(lè)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(jì)算機(jī)音樂(lè)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(lè)器和數(shù)字樂(lè)器接口協(xié)議的迅速普及，令計(jì)算機(jī)音樂(lè)在目前的音樂(lè)生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。
     我國(guó)于八十年代初才開始接觸計(jì)算機(jī)音樂(lè)。由于業(yè)內(nèi)業(yè)外人士的普遍參與，使得目前我國(guó)計(jì)算機(jī)音樂(lè)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(duì)計(jì)算機(jī)音樂(lè)的主流技術(shù)并不了解，更不用說(shuō)目前除商業(yè)化系統(tǒng)之外的計(jì)算機(jī)音樂(lè)技術(shù)的發(fā)展情況了。本文旨在介紹計(jì)算機(jī)音樂(lè)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(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)與商業(yè)化系統(tǒng)的異同。
     基本模式
     讓我們通過(guò)與傳統(tǒng)音樂(lè)模式比較的方法來(lái)理解計(jì)算機(jī)音樂(lè)的概念模式。以交響樂(lè)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(lè)器都是必不可少的因素。作曲家根據(jù)樂(lè)器的聲音創(chuàng)作了音樂(lè)，然而沒(méi)有眾多樂(lè)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(lè)的。在常規(guī)的計(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)中，除了作曲工作之外，其它工作主要都是由計(jì)算機(jī)來(lái)完成的(個(gè)別系統(tǒng)中計(jì)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(jì)算機(jī)――數(shù)模轉(zhuǎn)換器――音樂(lè)
     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(hào)轉(zhuǎn)換成模擬聲音信號(hào)的設(shè)備。具體技術(shù)流程見下圖：計(jì)算機(jī)音樂(lè)流程簡(jiǎn)圖。
     由圖中可見，除了計(jì)算機(jī)的全面參與之外，計(jì)算機(jī)音樂(lè)與傳統(tǒng)音樂(lè)模式的最大區(qū)別在于其所使用的所有樂(lè)器音色都必須單獨(dú)制作、生成(圖中虛實(shí)線部分)。這些樂(lè)器音色的制作、生成全部依賴各種軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，其途徑主要有兩種：其一，通過(guò)音色生成程序的各種算法實(shí)現(xiàn)作曲家對(duì)聲音的定義。其二，通過(guò)聲音編輯程序的各種編輯算法實(shí)現(xiàn)對(duì)外部聲音文件的編輯。這些以軟件方式生成的樂(lè)器音色將來(lái)會(huì)被演奏程序所調(diào)用。
     計(jì)算機(jī)音樂(lè)的樂(lè)譜必須是計(jì)算機(jī)能夠“讀懂”的樂(lè)譜，獲得該樂(lè)譜的途徑也主要有兩個(gè)(圖中虛線部分)：其一，由各種樂(lè)譜編輯程序?qū)⒆髑易V的樂(lè)曲翻譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的樂(lè)譜。其二，通過(guò)作曲程序，由計(jì)算機(jī)直接生成樂(lè)譜。有了計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的樂(lè)譜，才可能在演奏程序的控制下演奏那些計(jì)算機(jī)樂(lè)器。
     最后，在演奏程序的控制、指揮下，計(jì)算機(jī)按照樂(lè)譜的要求演奏計(jì)算機(jī)樂(lè)器，至此完成計(jì)算機(jī)音樂(lè)的全部流程(圖中實(shí)線部分)。
     在實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)中，需要作曲家做的操作可能很簡(jiǎn)單，如利用著名的計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言Csound創(chuàng)作音樂(lè)時(shí)，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(lè)器文件(ORC)和樂(lè)譜(SCO)的文本文件中記錄下對(duì)樂(lè)器的定義和樂(lè)譜的計(jì)算機(jī)編碼即可。在經(jīng)過(guò)編譯程序編譯后，即可得到所要音樂(lè)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(lè)。同時(shí)，需要作曲家掌握專門的計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言。
     軟硬件環(huán)境
     在計(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)當(dāng)然是必不可少的硬件。目前各種平臺(tái)的計(jì)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(jì)算機(jī)音樂(lè)。就計(jì)算機(jī)音樂(lè)的制作而言，各種不同的計(jì)算機(jī)在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別。其區(qū)別主要在于各平臺(tái)的速度、計(jì)算、存儲(chǔ)能力的大小以及所使用的軟件各有差異而已。
     除了計(jì)算機(jī)之外，計(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)中另外一個(gè)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(guò)它，我們才可以將模擬的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，反之亦然。計(jì)算機(jī)中的“聲卡”就是這樣的轉(zhuǎn)換器。目前市場(chǎng)上的聲卡有數(shù)十個(gè)品牌，上百種規(guī)格，其質(zhì)量各不相同，在價(jià)格上體現(xiàn)為幾十元至幾萬(wàn)元不等。一般的聲卡只支持模擬信號(hào)的立體聲輸出，高級(jí)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(chǔ)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(jì)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(jì)算機(jī)音樂(lè)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(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)對(duì)硬件的要求并不是十分高。對(duì)個(gè)人而言，只要擁有計(jì)算機(jī)和聲卡，就可以滿足從事計(jì)算機(jī)音樂(lè)創(chuàng)作的基本硬件要求。
     在計(jì)算機(jī)音樂(lè)短短五十年的歷史中，計(jì)算機(jī)音樂(lè)的軟件層出不窮。從合成語(yǔ)言到實(shí)時(shí)控制等應(yīng)用軟件數(shù)不勝數(shù)。按照我們前文敘述的計(jì)算機(jī)音樂(lè)的模式，大致上可以將計(jì)算機(jī)音樂(lè)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(lè)譜處理/作曲軟件和實(shí)時(shí)處理軟件。下表中列舉了目前應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)音樂(lè)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(lè)譜處理/作曲 實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)音樂(lè)軟件大都是免費(fèi)軟件，在計(jì)算機(jī)音樂(lè)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(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言Music #系列在不同平臺(tái)上的后裔。某些軟件適用于多平臺(tái)運(yùn)行，如Protools既有蘋果電腦版本，又有可以在IBM平臺(tái)上運(yùn)行的版本。目前許多計(jì)算機(jī)音樂(lè)專家在利用JAVA語(yǔ)言編寫計(jì)算機(jī)音樂(lè)程序，目的是提高解決軟件在各平臺(tái)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(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)就是midi系統(tǒng)。我們知道midi做為數(shù)字樂(lè)器間的“語(yǔ)言”――數(shù)字電子樂(lè)器工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，也就是計(jì)算機(jī)音樂(lè)商業(yè)化的軟件基礎(chǔ)，近二十年來(lái)對(duì)數(shù)字電子樂(lè)器的發(fā)展起到了十分重要的作用。現(xiàn)在我們不會(huì)對(duì)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(jì)算機(jī)音樂(lè)商業(yè)化系統(tǒng)技術(shù)流程簡(jiǎn)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(lái)計(jì)算機(jī)音樂(lè)系統(tǒng)中的各種軟件都被音序器、數(shù)字樂(lè)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(gè)樂(lè)器聲音，而可以直接使用存儲(chǔ)在數(shù)字樂(lè)器中的聲音(虛實(shí)線)。數(shù)字樂(lè)器是執(zhí)行某些專門聲音算法的硬件設(shè)備，其特點(diǎn)是高速、高效且可實(shí)時(shí)控制。雖然作曲家可以通過(guò)音序器向電子樂(lè)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(wú)疑有損于聲音制作的靈活性與自由度。除樂(lè)器聲音的獲得外，樂(lè)譜生成(虛線)及控制演奏(實(shí)線)的任務(wù)也都是通過(guò)專門的硬件實(shí)現(xiàn)的。使用專門硬件的優(yōu)勢(shì)在于方便、快捷、實(shí)時(shí)能力強(qiáng)，因此很受音樂(lè)家們青睞，故而被廣泛地應(yīng)用于商業(yè)音樂(lè)領(lǐng)域，特別是流行音樂(lè)領(lǐng)域。
     音樂(lè)家的處境
     數(shù)字電子樂(lè)器是方便、快捷、強(qiáng)實(shí)時(shí)能力的工具，一方面深受廣大音樂(lè)家的喜愛(ài)，另一方面對(duì)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(duì)計(jì)算機(jī)音樂(lè)而言，對(duì)聲音的掌控能力是第一位的，因此有些音樂(lè)家不愿使用數(shù)字樂(lè)器而寧可鉆研深?yuàn)W的計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言強(qiáng)大的聲音制作能力，給了音樂(lè)家一個(gè)全新的聲音空間任其馳騁。但其繁復(fù)、枯燥的操作過(guò)程、較弱的實(shí)時(shí)控制能力以及對(duì)音樂(lè)知識(shí)之外知識(shí)背景的要求嚴(yán)重捆擾著大多數(shù)音樂(lè)家。目前，音樂(lè)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(huì)得到改善。
     以往，每每人們提及計(jì)算機(jī)音樂(lè)時(shí)，給人的聯(lián)想都是成堆的價(jià)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(jì)算機(jī)音樂(lè)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(jì)算機(jī)音樂(lè)所需的基本硬件配置只是一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一塊聲卡，況且現(xiàn)在聲卡幾乎成了計(jì)算機(jī)的一部分。因此可以這么說(shuō)，目前我們普遍使用的計(jì)算機(jī)就基本能夠滿足計(jì)算機(jī)音樂(lè)的硬件需要；而眾多免費(fèi)的計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言和應(yīng)用軟件為從事計(jì)算機(jī)音樂(lè)創(chuàng)作提供了良好的軟件環(huán)境。由此，計(jì)算機(jī)音樂(lè)創(chuàng)作已經(jīng)具備了相對(duì)成熟的條件，現(xiàn)在，正是我們參與、實(shí)踐的絕好時(shí)機(jī)！