數(shù)字音頻技術(shù)在電子音樂作曲中的應用

余金橋

摘 要：如今，數(shù)字音頻技術(shù)幾乎涵蓋了現(xiàn)代多媒體藝術(shù)領(lǐng)域的每一個方面，而電子音樂作曲作為一種在藝術(shù)音樂作曲領(lǐng)域同現(xiàn)代計算機技術(shù)結(jié)合最直觀、最緊密的音樂類型，將其與數(shù)字音頻技術(shù)結(jié)合更是為音樂的發(fā)展提供了更多的可能性。在本文中筆者將從數(shù)字音頻技術(shù)簡介、數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)越性、電子音樂作曲中數(shù)字音頻技術(shù)的具體應用情景三方面加以分析與研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻技術(shù);電子音樂;電子合成器

1 數(shù)字音頻技術(shù)簡介

數(shù)字音頻技術(shù)是一種使用二進制代碼保存與編輯聲音信號的技術(shù)，它是以各種各樣的數(shù)字媒體技術(shù)為依靠所形成的一個新的聲音處理的手段。其中，最普遍的數(shù)字化手段為脈沖編碼調(diào)制（Pulse Code Modulation），由英國科學家Alec Reeves于1937年發(fā)明，它大體可分三個環(huán)節(jié)，采樣環(huán)節(jié)、量化環(huán)節(jié)、編碼環(huán)節(jié)：

（1）采樣環(huán)節(jié)：以間隔某一特定時間的方式收集音頻信號的環(huán)節(jié)，它包括采樣周期T;采樣頻率fs。兩者為倒數(shù)關(guān)系，關(guān)系式為fs=1/T。也就是說，若采樣頻率越高，聲音保真度越高，數(shù)據(jù)量越大。

（2）量化環(huán)節(jié)：在動態(tài)范圍內(nèi)將模擬信號的幅度分成若干等間隔的層次，根據(jù)舍入原理，將采樣輸出的信號電平分類為最近值。它的層次越多，比特數(shù)越大，定量和定量精度越高，誤差越小，動態(tài)范圍越大，信噪比越高，但是往往數(shù)據(jù)量也會越大。

（3）編碼環(huán)節(jié)：編碼環(huán)節(jié)將前兩步得到的值換算為二進制編碼。在數(shù)字音頻領(lǐng)域通常使用16位來表示量，即量化的數(shù)字n=16。

2 數(shù)字音頻技術(shù)的優(yōu)越性

與數(shù)字音頻相對應的概念是模擬音頻，相比模擬音頻而言，數(shù)字音頻具有存儲方便、存儲成本低廉等特點。而對電子音樂作曲而言，它還具有以下兩種特有的優(yōu)勢：編輯處理方便且無失真、極大擴展的創(chuàng)作者樂思：

（1）編輯處理方便且無失真：數(shù)字音頻編輯的一個重要體現(xiàn)點就是多軌錄音，而多軌錄音技術(shù)依賴數(shù)字音頻技術(shù)得以實現(xiàn)，它就是利用多聲道錄音軟件在不同的軌道中記錄不同的音頻信號，然后通過后期編輯制作程序輸出完整的音頻。記錄的波形文件可以進行多次編輯。通過多軌錄音，我們可以分別采集人、樂器和鳥的聲音并將它們記錄在系統(tǒng)中進行各種編輯。此外，數(shù)字音頻技術(shù)還可以降低音頻數(shù)據(jù)在處理后的失真率，并且可以提高其聲音的質(zhì)量。

（2）極大擴展創(chuàng)作者的樂思：對于電子音樂作曲而言，與數(shù)字音頻技術(shù)相輔相成的技術(shù)是“虛擬工作室技術(shù)”（VST），VST為Steinberg公司發(fā)明的一個集成軟件音頻合成器、音頻編輯插件、音頻編輯記錄系統(tǒng)于一身的軟件接口技術(shù)。它使用數(shù)字音頻處理軟件，目的是模擬傳統(tǒng)的音頻工作室硬件。目前，有大量的商業(yè)和免費插件以及許多Steinberg許可的音頻軟件使用VST技術(shù)開發(fā)。VST依賴數(shù)字音頻技術(shù)存在，通過兩種技術(shù)的結(jié)合，我們可以在計算機上完成很多傳統(tǒng)樂器或硬件電子合成器所做不到的特殊效果。

3 電子音樂作曲中數(shù)字音頻技術(shù)的具體應用情景

電子音樂通常指利用聲音合成器和電子合成、音頻采樣技術(shù)而制作的音樂。第一部電子樂器是Leon Theremin于20世紀20年代創(chuàng)造，被稱為Etherophone（以太發(fā)聲器），后來重命名為特雷門琴。今日的電子音樂大體可分實驗藝術(shù)電子音樂與流行形式的電子音樂。本文所討論的電子音樂作曲是指在實驗藝術(shù)電子音樂范圍內(nèi)的電子音樂作曲。筆者在研究電子音樂作曲的過程中，認為以下三點應用措施最為重要：ASIO技術(shù)應用、VST技術(shù)應用、IR技術(shù)應用：

（1）ASIO技術(shù)應用：ASIO（Audio Stream Input Output），即高級音頻流輸入與輸出接口技術(shù)，是一種重要的數(shù)字音頻API標準。ASIO個人電腦聲卡專業(yè)驅(qū)動程序由Steinberg公司開發(fā)，是為改進以前操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序不能用于多通道傳輸而提出的解決方案。例如，使用其他驅(qū)動的延遲時間是750ms，那么當替換成ASIO驅(qū)動時，延遲可以減小到小于10ms。因此，對于電子音樂作曲而言，使用ASIO技術(shù)在進行錄音作業(yè)與音樂制作的過程中就可達到幾乎實時處理的效果，極大地提高創(chuàng)作者的效率，不必再為高延遲付出寶貴的時間與精力。

（2）VST技術(shù)應用：VST（Virtual Studio Technology），中文名為虛擬工作室技術(shù)，是Steinberg公司推出的一項軟件接口技術(shù)，主要用于計算機音樂制作領(lǐng)域，以插件的形式供數(shù)字音頻處理相關(guān)軟件來使用。使用VST插件，用戶可以對音頻信號進行處理，也可以使用VSTi樂器（VST instruments）來創(chuàng)作音樂。創(chuàng)作者亦可以使用特定的軟件開發(fā)工具自主開發(fā)各種類型的VST插件，對于電子音樂作曲而言，使用VST技術(shù)開發(fā)的數(shù)字音頻插件創(chuàng)作者就可以很方便地在電腦上對電子音樂進行電平、壓限、相位等參數(shù)的操作與修改。使用VST樂器，創(chuàng)作者亦可以直接在電腦上完成不同樂器的切換、編輯和修改，而不必購買大量的傳統(tǒng)樂器與硬件合成器。

（3）IR技術(shù)應用：IR即脈沖響應技術(shù)（Impulse Response），目前國內(nèi)在數(shù)字音頻領(lǐng)域討論IR技術(shù)的文獻并不多。在數(shù)學上，脈沖可以是一個狄拉克δ函數(shù)的連續(xù)時間系統(tǒng)或克羅內(nèi)克δ函數(shù)的離散時間系統(tǒng)。在傅立葉分析理論中，脈沖包括了所有可能激發(fā)頻率的相等部分，脈沖與脈沖響應相比越短，結(jié)果越接近真實的理論上的脈沖響應。在數(shù)字音頻領(lǐng)域，脈沖響應使得我們能夠捕獲特定地點的聲學特性，如某一特定音樂廳，然后就可以在卷積混響應用中利用這些脈沖響應，以使特定位置的聲學特性能夠應用于目標音頻。以此類推我們還可以將這一技術(shù)應用于音箱模擬、話筒模擬等諸多方面，使創(chuàng)作者可以通過特定的IR技術(shù)設備和IR文件獲得大量經(jīng)典的環(huán)境聲、音箱聲、話筒聲等，在傳統(tǒng)的模擬音頻技術(shù)中，這一點是無法想象的。

參考文獻：

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