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【IUMR | 宇宙媒體研究所】（聲音藝術專題） 進入數位音樂創作的天地(上） Entering the World of Digital Music Composition（part.1) 黃志方 Chih-Fang HUANG 國立交通大學音樂研究所音樂科技組助理教授
壹、電腦音樂的過去與未來 [數位音樂]( Digital Music) 或 稱 [電腦音樂] (Computer Music)其實是自1919年泰勒明(Leon Theremin)所發明的第一個電子樂器以來，經過近一個世紀的發展與演化所逐步形成的音樂形式。此種音樂形式也帶來了一些衝擊?包括了新的樂器定義、新的音樂應用、新的創作方法以及新的音樂表現方式等，從古典音樂?當代新音樂創作、流行音樂?乃至於民族音樂的重新創作(Re-composition)等都可以看到它的存在與影響?由於二十世紀科技的突飛猛進，特別是電子通訊與機電的技術發展造就了四○年代開始的電子音樂創作，包括： 一、早期電子樂器製作 二十世紀早期的電子樂器首推1910年代的俄國人泰勒明，利用電波差分（Hetrodyne）的方法驅動真空管?創造出世界第一部電子樂器的音高與音色?也成為電影配樂的主奏樂器。 隨後法國人馬泰諾（Maurice Martenot）在1928年利用泰勒明的樂器加上鍵盤而改良成為另一種樂器，也就是昂德馬泰（Ondes Martenot），其中作曲家梅湘的作品[艷調交響曲](Turangalila Symphonie]也使用了這個樂器.早期的電子樂器基本上都是單純的獨奏樂器,音色變化不大,但是卻是全新的樂器發聲技術.雖然上百種電子樂器在二十世紀初開始發展出來,但是真正流傳下來繼續使用的並不多,端賴優秀的演奏家與作曲家來發揚光大.這也可以明顯看出人類利用電子音樂試圖改變音樂表現力的這種企圖心. 二、磁帶音樂與具象音樂 1940年代後磁帶音樂(Tape Music)逐漸成形,成為一種新的電子音樂發展的方向.它可說是一種間接的聲音合成方法?利用所採擷錄製的聲音樣本(Sound Sample),透過錄音工程技術來剪輯,執行多軌併貼以創作音樂.其中法國作曲家薛佛(Pierre Schaeffer)於1948年利用錄音磁帶取樣火車有關的具體聲音,包括汽笛聲?軌道上的行進聲音以及各種相關的音響,透過各式剪輯技術,在巴黎廣播電台創作出著名的[火車練習曲](Etude aux cheminsde fer),奠定了具象音樂(Musique Concrete)的發展方向.事實上[具象](Concrete)這個字除了是使用環境聲響和[抽象]一詞相對之外,也有類似鋼筋混泥土[混成]的意義.例如我們可以將大自然的音響錄製一些樣本後,透過剪輯的技術將聲音產生各種形變,再以多軌並列與混音的方式逐步地整合創造出想要的音樂音色與結構. 另一方面振幅包絡線(Amplitude Envelope)可決定樂器音色之演奏法(Articulation)特色,例如擊樂特性之音色具有較短的包絡線?上升(Attack)與衰減(Decay)均十分快速:而一般管絃樂器特性之音色具有較長且可隨演奏者變化之延長(Sustain）與釋放（Release）時間。由錄音磁帶所剪輯組合而成的各式聲音，可透過磁帶剪輯，也就是振幅包絡線的控制，可以對於錄音帶取樣的基本音色產生變化，最後透過多軌編輯創作出當時可謂是前所未有的聲音藝術。 錄音磁帶的剪輯方式很多，只要在磁帶樂句開始或是結束的兩端剪出不同的形狀?即可對於聲音振幅包絡線的開始段落[上升] (Attack)或結束段落[釋放] (Release)產生作用?因而營造出不同的音色變化.基本上如圖4所示,(A)是產生緩和音色的剪輯方法,(B)是對於混合兩種聲音產生緩和音色的剪輯方法,而(C)是產生突然而銳利音色的剪輯方法. 除了磁帶剪輯外,具象音樂的基礎處理技術尚包括: (一)循環(Loop):使用一段磁帶將頭尾接合後將所採樣的聲音循環播放.[循環]可產生音樂在節奏上的固定型態,也可產生如連續長音(Drone)等音樂上的功能. (二)聲音伸縮(Stretch and Compression):透過帶速的改變可以將聲音[拉長](Stretch)或是[縮短](Compression).[拉長]可使聲音變低,而[縮短]可使聲音變高.若是將帶速作連續變化的[拉長]或是[縮短],則聲音會產生[滑動伸縮](Glissando Stretch). (三)倒轉(Reverse):磁帶的[倒轉]可將振幅包絡線(ADSR Curve)逆行,也就是變成RSDA Curve,因此聲響上原本緩和的音色在[倒轉]後的尾端會變得緊張而急促?造成音色上的改變. 直到電腦普及的今日,吾人仍利用這些具象音樂的剪輯與處理手法精神來創作[數位具象音樂],所不同的是數位音樂的處理更為便捷?可能性更多. 三、電子合成音樂 1960年代以後,電子合成器發展迅速,造就了不少電子音樂的創作,並延伸了現代音樂的表現手法與可能性,而聲波可透過各式振 盪器(Oscillator)的組合而直接產生,例如電壓控制振盪器(Voltage Controlled Oscillator, VCO)可以產生一些所謂的[基礎波形],包括,正弦波(Sine Wave)、方波（Square Wave）、鋸齒波（Saw Tooth Wave）、三角波（Triangle Wave）等再透過調變信號（Modulation Signal）所需的低頻振盪器（Low Frequency Oscillator,LFO），可以完成所需之調頻與調幅等各式聲音合成。由振盪器與濾波器所組合成的電子合成器可產生各式聲音的波形再加上振幅包絡線（Amplitude Envelope）的設計與控制?可以完整的產生所需的音色?。 [正弦波]是世界上最單純的聲音，也就是所謂的[純音](Pure Tone),沒有任何泛音,因此沒有豐富的音色成分,音叉或是電子振盪器所產生的原始聲波就是正弦波?但是透過不同大小振幅與頻率的正弦波的加乘(Super position),我們卻可以合成出所需要的各種音色,這就是所謂的[加法式合成](Additive Synthesis).事實上方波?鋸齒波等聲音波形都可由不同的正弦波合成出來.圖5為1964年Robert Moog利用振盪器?濾波器等模組所發展出來的電子合成器?功能與體積都同樣龐大. 四、電聲音樂(Electroacoustic Music)之發展 在中國滿洲出生並同時擁有工程與作曲的背景的烏沙切夫斯基(Vladimir Ussachevsky),在美國與魯安寧(Otto Luening)和巴比特(Milton Babbitt)等人所成立的哥倫比亞/普林斯頓電子音樂中心,成功地整合了法國式的具象音樂以及德國式的電子音樂,一方面利用錄音磁剪輯技術,同時也運用電子合成器和振盪器.綜合使用的結果造就了[電子](Electro)與[聲學](Acoustics)兩者整合式的音樂,也就是所謂的[電聲音樂](Electroacoustic Music).在他1968年的作品[電腦音樂作品第一號](Computer Piece #1)可以察覺到磁帶所取樣的鑼、講話聲等，可以和電子振盪器整合並利用各種[形變](Transformation)反覆交互使用.電聲音樂可以是預置的[錄音帶音樂],也可以是現場即時的[現場/電子音樂],而這兩個類別下也有更多的分類?如圖6所示. 五、數位音樂時代的來臨 二十世紀五○年代初期所發展的第一代真空管電腦,因為功能、體積、價格等問題,並未真正將數位資訊帶入家庭.直到七○年代的IC積體電路以及八○年代的超大型積體電路(VLSI)問世以後,電腦逐漸大量地使用於民生工業,造就了九○年代以後PC產業的蓬勃發展.電子音樂也因為數位時代的來臨,使得許多電子元件數位化、PC化，因此[電腦音樂]或所謂的[數位音樂]等名詞也就逐漸的取代了原先，電子音樂?的名稱?特別是八○年代末期MIDI(Musical Interface Digital Interface)協定的產生,使得電腦音樂可以透過標準的介面來溝通與製作,造就了流行音樂創作大量使用數位音樂的結果?而現代音樂作品中也有不少實驗性的的創作與電腦音樂有關.圖7為MIDI訊息的表示格式?我們可以依據這些格式來對MIDI資訊作定義、傳輸以及儲存。 在聲音處理方面，數位化的音效處理軟體不但可以執行具象音樂的所有多軌剪輯功能，也提供各種即時與非即時的音效處理功能，如圖8所示，多軌數位聲音處理軟體具有完整的多軌編輯介面，有利於數位音樂的整合。 貳、數位音樂兩個主要的切入層次 數位音樂可以從兩種不同的層次切入，包括較低層次的物理層?以及較高層次的心理層，分述於下： 低層次功能：物理層——聲音合成 聲音是物理性的，它的參數僅包括振幅、頻率與時間三項。人類由聲音刺激的產生開始，經外耳、中耳、內耳（耳蝸）等聽覺器官接收後，傳輸至腦的聽覺神經系統，是一連串生理與心理的接收與認知過程，極為精細與複雜。整個聲音的接收與音樂認知過程如圖9所示。此種轉化過程係透過聲音接收感知與音樂認知，人類可以察覺並分辨聲音的振幅大小以及頻率分布的情形，進而認知音樂的位置?響度?音高與音色?數位音樂可直接由聲音的合成來產生聲音?也就是對於聲波直接來處理?包括錄音取樣與加法合成（Additive Synthesis）、振幅調變合成（Amplitude Modulation Synthesis）、 頻率調變合成 （Frequency Modulation Synthesis）等方法產生音色，並透過數位剪輯與多軌處理來完成音樂的結構部分，這是數位音樂低層次的切入方法，強調的是音訊處理的部分。 數位音樂在創作與分析方面均可透過電腦軟體的動態頻譜圖（Spectrogram）將聲音樣本載入，同時表現時間、振幅以及頻率三者的變化關係?特別是對於無法以傳統樂譜來呈現的數位音樂創作提供了[音色在時間的連續變化]作了完整的陳述.圖10所示為小提琴空弦?A弦?拉奏的動態頻譜圖?其中橫軸為頻率,縱軸為時間?突出的高度第三軸代表振幅的大小,因此可以清楚的看到A弦空弦演奏隨著時間變化的泛音分布情形. |
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