張建榮

(上海大學(xué) 上海電影學(xué)院，上海 200072)

音色(Musical Quality)是指聲音的感覺特性[1].音色作為一種物理-聲學(xué)現(xiàn)象,其本身雖然僅為音的特性之體現(xiàn),但當(dāng)它參與樂音運(yùn)動(dòng)而存在時(shí),就協(xié)同其他音樂手段構(gòu)成了某種表現(xiàn)功能[2].而這些表現(xiàn)功能在這個(gè)音樂表達(dá)體系中是必須的，我們可稱之為“人性化”或“人為化”.目前，作為“演奏者”的計(jì)算機(jī)在音樂制作中具備的功用與真正的演奏者相比有過之而無不及.其實(shí)，實(shí)用計(jì)算機(jī)音樂的發(fā)展與音源的發(fā)展密切相關(guān)，音源的發(fā)展與音色采樣合成技術(shù)的發(fā)展密不可分[3].

本文內(nèi)容涉及音色合成與控制的范疇.基于真實(shí)表情技術(shù)(Authentic Expression Technology, AET)的音色變體濾波效果的采用，實(shí)現(xiàn)了采樣音色插件在各種樂器不同演奏技法之間或不同樂器音色(包括電子合成音色與自然音色)之間的動(dòng)態(tài)融合，這種多個(gè)音色間無縫拼接式的實(shí)時(shí)控制與處理方式，為計(jì)算機(jī)音樂制作增加了一個(gè)除采樣器插件鍵位控制方式以外的新手段，也使得新音色的合成與拓展增加了無限可能性.

1 真實(shí)表情技術(shù)

1.1 問題的提出

作為計(jì)算機(jī)音樂制作者在使用采樣音色插件時(shí)，都會(huì)考慮到采樣的分層問題.一般來說，1個(gè)虛擬采樣音色插件樂器有不同音符演奏力度層和不同演奏技巧的變化層，分別用力度控制器或者指定的鍵位來控制.而樂器插件制作者通常的解決辦法是在采樣時(shí)盡量多地記錄下不同力度樣本，然后通過不同的音符力度來進(jìn)行觸發(fā).這種做法雖然聽感比較細(xì)膩，但仍然無法體現(xiàn)真實(shí)樂器在1個(gè)音符力度變化時(shí)的音色變化問題[4].比如，法國號在次強(qiáng)(mf)力度演奏時(shí)的音色與弱(P)力度演奏的音色截然不同.

如何還原原聲樂器(自然與人聲)的真實(shí)表情？我們用全能采樣器Kontakt中的真實(shí)表情技術(shù)(AET)找到了一種從根本上解決的辦法.

1.2 真實(shí)表情技術(shù)

真實(shí)表情技術(shù)(AET)的核心內(nèi)容是用1個(gè)具有高分辨率的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation, FFT)濾波器，通過對樣本的頻譜分析，自動(dòng)讓它能記住樣本聲音信號中的重要的頻率響應(yīng)，并抓取其頻率響應(yīng)特征來創(chuàng)建各樣本的“專屬特征”——變體層(Morph Layer)，如圖1所示.

多個(gè)變體層需要由1個(gè)變體映射(Morph Map)來確定多個(gè)變體層之間的動(dòng)態(tài)變化.最終加載到AET Filter(真實(shí)表情濾波器)模塊中，效果由控制面板上的Morph旋鈕來控制.一般來說，1個(gè)變體映射(Morph Map)可以包含1個(gè)或多個(gè)變體層(Morph Layer)，可以通過力度映射(Auto AET Velocity Morph)使用力度調(diào)制或其他映射方式(如演奏技巧)使用外部調(diào)制源來實(shí)現(xiàn)音色變體濾波效果，如圖2所示.

圖1 樣本變體特征示意圖Fig.1 The sketch of sample morph characteristics

圖2 變體映射濾波響應(yīng)曲線示意圖Fig.2 The sketch of morph map filter response curve

2 音色變體濾波效果的實(shí)現(xiàn)

2.1 目標(biāo)設(shè)定及實(shí)現(xiàn)方法

設(shè)計(jì)并制作1款由3種原始采樣音色構(gòu)成的帶有音色變體濾波效果的虛擬樂器.該樂器采用外部調(diào)制源來實(shí)現(xiàn)音色變體濾波效果，并能作為采樣音色插件樂器運(yùn)行在主流音樂工作站軟件上，操作方便，控制靈活.

采樣器Kontakt是可以獨(dú)立運(yùn)行的虛擬軟件，為了保證設(shè)計(jì)制作完成虛擬樂器的有效性，便于測試，故無需以插件形式運(yùn)行于音頻工作站平臺(tái)上，應(yīng)獨(dú)立運(yùn)行編輯.制作步驟主要包括以下內(nèi)容： 將所需音頻樣本映射到規(guī)劃鍵位、利用程序菜單命令創(chuàng)建AET變體層并設(shè)置演奏技巧的變體映射、插入效果器模塊并利用腳本代碼編輯器控制參數(shù)、MIDI參數(shù)自動(dòng)化控制的分配.

2.2 素材準(zhǔn)備及鍵位映射

先分別對小提琴(volin)、人聲“啊”(ahh)和人聲“咿”(eee)自然音高C4—B5區(qū)域進(jìn)行采樣.把42個(gè)樣本編為3組，ahh組14個(gè)，volin組14個(gè)和eee組14個(gè).

圖3 第1組樣本鍵位映射圖Fig.3 The sketch of sample keys mapping No.1

把3組樣本分別映射到C0—D2鍵位上.映射方法是： 創(chuàng)建3個(gè)樣本組(Group1Group2Group3),選擇Group1選項(xiàng)，直接將左側(cè)存放在本地硬盤上的ahh組音頻樣本(14個(gè))用鼠標(biāo)拖拽到C0—D2鍵位上即可，就完成了第1組素材的鍵位映射，這時(shí)用鼠標(biāo)單擊下方的虛擬鍵盤相應(yīng)位置各鍵，就會(huì)有樣本被觸發(fā)而發(fā)出聲音.重復(fù)以上步驟，完成3組樣本的鍵位映射.需要注意的是，3組樣本映射的鍵位位置必須相同，即同一鍵位上映射了3層不同的樣本，默認(rèn)情況下只有1組發(fā)聲，需要接下來的進(jìn)一步設(shè)置.如圖3所示(第1組樣本的鍵位映射圖)，在操作選項(xiàng)里可選擇不同的組進(jìn)行預(yù)覽.

2.3 創(chuàng)建AET變體層，設(shè)置演奏技巧變體映射

先分別對3個(gè)編組創(chuàng)建AET變體層.方法是選擇1個(gè)編組，使用創(chuàng)建AET變體層命令(Create AET Morph Layer),在對話框中輸入1個(gè)用來描述這個(gè)變體層的名稱，分別為ahh、volin和eee.這樣，就創(chuàng)建了3個(gè)變體層.

在編組第1索引位插入AET Filter模塊.添加1個(gè)變體映射(Morph Map).在編輯菜單中選擇AET MorphMap Editor命令，點(diǎn)擊添加制作好的變體層，通過這個(gè)AET變體映射編輯器把各變體層結(jié)合起來.將MorphMap類型切換為演奏技巧變體(Articulation Morph).調(diào)制路由選擇midi cc，默認(rèn)由外接MIDI鍵盤上的調(diào)制輪控制，如圖4所示.

圖4 真實(shí)表情濾波模塊工作界面Fig.4 Filtering the module interface of authentic expression

這樣，我們可以彈奏外部的midi鍵盤，通過控制調(diào)制輪在對應(yīng)的鍵位可以聽到基于ahh樣本頻率特征響應(yīng)過渡到volin和eee樣本的聲音，音色的變化類似于掃頻式的“無縫過渡”效果.

2.4 添加效果器及參數(shù)設(shè)定

為了使觸發(fā)的聲音樣本賦予變化，在使用操作時(shí)能進(jìn)行實(shí)時(shí)操控參數(shù)量，這里在樂器插入效果器模塊第1索引位上添加了1個(gè)低通濾波器,如圖5所示.

圖5 樂器插入效果模塊添加的低通濾波器Fig.5 Instrument inserted into the module to add the effect of LPF

利用腳本代碼編輯器(Script Editor)去分配和定義高級樂器面板上各旋鈕的參數(shù)控制功能.先編寫腳本代碼，創(chuàng)建名稱為“CutFreq”(截止頻率)的旋鈕，然后使用“_set_engine_par”控制參數(shù)自動(dòng)化功能的語法，按照系統(tǒng)變量代碼定義的要求，編寫腳本代碼控制低通濾波器截止頻率參數(shù)等自動(dòng)化功能.

應(yīng)用執(zhí)行腳本后就可以在操作面板上看到自己創(chuàng)建的CutFreq(截止頻率)旋鈕，并可以去控制對應(yīng)低通濾波器的Cutoff效果參數(shù)了.

2.5 創(chuàng)建外部控制器的自動(dòng)化參數(shù)分配

實(shí)際使用需外部的MIDI控制器進(jìn)行操作，就必須要把虛擬樂器高級面板上按鈕與硬件設(shè)備上的按鈕進(jìn)行MIDI參數(shù)自動(dòng)化控制的分配.

本例中，我們把默認(rèn)的1號控制器(CC1)分配給調(diào)制輪(Modulation)控制Morph參數(shù)，我們把32號控制器(CC32)分配給旋鈕CutFreq控制低通濾波器(SV LP1)的截止頻率(Cutoff)參數(shù).

2.6 應(yīng)用測試

這款由3種原始采樣音色構(gòu)成的帶有音色變體濾波效果的虛擬樂器，在獨(dú)立運(yùn)行的采樣器Kontakt上測試完全達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，性能效果正常，可以作為1個(gè)采樣音源使用；同時(shí)，也可以作為插件音色加載運(yùn)行在支持VST格式的主流音樂工作站.

具體測試內(nèi)容：

(1) 采樣器Kontakt上的加載速度較快，運(yùn)行平穩(wěn).由于本實(shí)例選用樣本較少，數(shù)據(jù)量小，加載速度快.理論上由于采樣器內(nèi)置播放器讀取數(shù)據(jù)的能力很強(qiáng)，而且樣本數(shù)據(jù)是固定數(shù)據(jù)，不需要通過運(yùn)算，所以假設(shè)全鍵盤(88個(gè)鍵)全部映射樣本也不會(huì)增加軟件運(yùn)行負(fù)荷，保持快速流暢.

(2) 通過測試，虛擬樂器作為插件形式加載到主流音頻工作站上，具備與一些商業(yè)音源一致的功能.

(3) 測試?yán)猛獠縈IDI鍵盤控制的響應(yīng)速度： 在有專業(yè)聲卡(音頻接口)ASIO驅(qū)動(dòng)的工作站上的延時(shí)量滿足一般彈奏演示的要求，響應(yīng)速度在6ms以內(nèi)；在普通的PC(指沒有裝專業(yè)聲卡而使用板載聲卡的多媒體計(jì)算機(jī))上，只需加裝ASIO4ALL_2_13_SCN驅(qū)動(dòng)程序即可滿足要求.

3 結(jié) 語

隨著制作者對新奇音色的追求及音色音質(zhì)使用的高標(biāo)準(zhǔn)要求，自己設(shè)計(jì)創(chuàng)建特殊音色音源將是1個(gè)發(fā)展趨勢，也是電子音樂時(shí)代1種個(gè)性化的彰顯.因此，真實(shí)表情技術(shù)的應(yīng)用將有助于滿足對真實(shí)樂器聲音聽感效果的需求和音樂性的強(qiáng)化，從而能夠更生動(dòng)、人性地表現(xiàn)細(xì)膩委婉、富有人情味的音樂情感[5].

致謝： 本論文為2017年度上海大學(xué)戲劇與影視學(xué)高峰學(xué)科成果.