OpenMusic的應(yīng)用技術(shù)研究*

敬曉親

（四川音樂學(xué)院，四川 成都 610021）

19世紀(jì)末調(diào)性的逐漸瓦解，開啟了20世紀(jì)初大批作曲家的“求索之路”。大量新“關(guān)鍵詞”也相繼出現(xiàn)：如表現(xiàn)主義、十二音序列主義、新古典主義、民族主義、復(fù)雜主義、偶然音樂、具體音樂、頻譜音樂……多元化的背后，是作曲家們對每個音樂元素的極致追求。20世紀(jì)下半葉計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大批作曲家們開始意識到計(jì)算機(jī)程序在音樂寫作、分析上的巨大輔助能力。21世紀(jì)的今天，鮮有不使用計(jì)算機(jī)輔助軟件創(chuàng)作的作曲家。

OpenMusic（下文簡寫為OM）是一款非常優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)音樂輔助軟件。雖然它的出現(xiàn)與頻譜音樂有著深遠(yuǎn)的淵源（沒有頻譜樂派就沒有OpenMusic①），但限于篇幅，本文不會過多對頻譜音樂展開討論，將重點(diǎn)介紹OM在音樂創(chuàng)作時可能實(shí)現(xiàn)的輔助功能。

一、背景介紹

20世紀(jì)70年代開始，以杰勒德·格里賽為首的五位法國作曲家共同發(fā)表了《L`tineraire》(意為“旅程”)，并成立“旅程”室內(nèi)樂團(tuán)，聲明要通過傳統(tǒng)方式創(chuàng)造新的音響。1979年于格斯·迪富特第一次以書面形式描述他們的音樂為“頻譜音樂”（Spectral Music）。從其名字“頻譜”可以感受到，頻譜樂派非常關(guān)注聲音的微觀結(jié)構(gòu)如：頻率、振幅、包絡(luò)、泛音等。正如自然科學(xué)一樣，想要仔細(xì)觀察事物的微觀結(jié)構(gòu)，都需要精良的“工具”。

為了紀(jì)念于1998年去世的頻譜學(xué)派重要代表人物格里賽，法國蓬皮杜國家聲學(xué)與音樂協(xié)作研究中心IRCAM②根據(jù)頻譜作曲技法而研發(fā)了OM這一款軟件。它是一款音樂創(chuàng)作與分析的交互式圖形環(huán)境，主要以CLOS(Common Lisp Object System)語言開發(fā)編寫，靠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接編程。雖然他的出現(xiàn)與頻譜音樂有著直接的聯(lián)系，但因其強(qiáng)大聲音素材處理能力，使其成為很多頻頻音樂流派以外的作曲家們創(chuàng)作時的必備輔助程序。

雖然很多計(jì)算機(jī)軟件都能實(shí)現(xiàn)OM的部分功能，但像OM這樣能直觀的以圖像形式顯示聲音的樂譜、頻譜、波形等的軟件并不多見。而它的最大優(yōu)勢是脫胎于頻譜音樂——用聲音的微觀結(jié)構(gòu)去“結(jié)構(gòu)”音樂的宏觀結(jié)構(gòu)。如：它可以很容易的提取一個樂音的某一段泛音列，且這段泛音列可以精確到1/16音；它可以分析一段音樂的波形圖并將其轉(zhuǎn)換為音高；他也可以提取一個樂器的發(fā)聲包絡(luò)曲線并將其轉(zhuǎn)換成音高；只需要一個物件，它就能算出一個9音集合的AIS③；他甚至還支持利用外部設(shè)備，通過OSC④無線方式進(jìn)行互動音樂創(chuàng)作……

作為一款開源免費(fèi)軟件，OM支持使用者自由開發(fā)、添加擴(kuò)展庫，目前PC和MAC版本都已經(jīng)更新到6.14。

二、OM的應(yīng)用技術(shù)

（一）基本操作

O M的工作界面非常簡潔，下圖左區(qū)域是O M的工作窗（WorkSpace），所有的程序設(shè)計(jì)都在這個區(qū)域完成。工作窗下方是其反饋監(jiān)視窗（OM Listener），所有反饋信息都會出現(xiàn)的這個區(qū)域，如計(jì)算結(jié)果，錯誤輸入等。其它功能窗口，如擴(kuò)展庫（Library）、MIDI軟件調(diào)音臺（MIDI Mixer）等在OM頂部菜單欄Windows里。在工作窗內(nèi)右擊，可以建立新的程序（patch）、模塊（maquette）、Lisp語言功能（Lispfunction）等。

OM是一款節(jié)點(diǎn)式編程軟件，各物件⑤之間靠連接各輸入輸出節(jié)點(diǎn)來形成邏輯。恰似模擬時代聲音硬件設(shè)備間的電線連接一樣，既直觀又易于理解。在工作窗內(nèi)右擊建立一個patch，雙擊patch打開程序內(nèi)部，進(jìn)行各個物件的建立、編輯與連接。

OM里可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有的數(shù)學(xué)計(jì)算與判斷，如：加減乘除、正/余弦、指數(shù)/對數(shù)、數(shù)組反轉(zhuǎn)、大小判斷、if條件判斷等。圖一頂部為加減乘除四個物件。圖片中部為OM的乘法運(yùn)算：在程序內(nèi)部的空白處雙擊，彈出物件建立的小窗口，在窗口中輸入“OM*”即可創(chuàng)建一個乘法物件。乘法物件因其數(shù)學(xué)要求，會有兩個輸入節(jié)點(diǎn)和一個輸出節(jié)點(diǎn)，也就是的模式。Shift+左擊乘法物件的左輸入端和右輸入端，會出現(xiàn)兩個數(shù)字輸入框，在數(shù)字輸入框里輸入需要乘法計(jì)算的兩個數(shù)值。選中乘法物件，按運(yùn)行鍵字母“V”，就會在監(jiān)視窗里顯示出計(jì)算結(jié)果。如圖一中69*100，會在監(jiān)視窗中顯示出6900的結(jié)果。在程序空白處雙擊，新建框中輸入“mc-＞f”，得到一個可以將MIDI音符數(shù)字轉(zhuǎn)換為頻率的物件。將乘法物件的輸出節(jié)點(diǎn)和“mc-＞f”的輸入節(jié)點(diǎn)相連接，便可以將乘法計(jì)算的結(jié)果（將此結(jié)果作為MIDI協(xié)議⑥的音高值）轉(zhuǎn)換為頻率值。圖一中乘法結(jié)果6900轉(zhuǎn)換為頻率后為440Hz，這就表示6900這個數(shù)值在OM中代表MIDI標(biāo)準(zhǔn)音高的國際標(biāo)準(zhǔn)音A。

1991年推出的general MIDI標(biāo)準(zhǔn)中，把中央C（C4⑦）的音高協(xié)定為60，每增加一個半音數(shù)值便增加1，國際標(biāo)準(zhǔn)音A則為69。OM作為一款頻譜音樂輔助軟件，其優(yōu)勢在于他能更精確的洞察音樂的微觀結(jié)構(gòu)，所以O(shè)M里的MIDI音高被規(guī)定為是正常MIDI標(biāo)準(zhǔn)的100倍，即以6000代表中央C。這樣做的好處是可以把一個正常MIDI協(xié)議的一個半音細(xì)分為100份，正好和音分cent概念相對應(yīng)，在表現(xiàn)微分音時有相當(dāng)大的優(yōu)勢，如：6000代表C4，6050表示為升1/2音的C4，6100為升C4。

（二）泛音列的生成

自泛音列被發(fā)現(xiàn)以來，它在音樂中的意義就非比尋常，尤其在頻譜音樂中。OM不但可以很容易生成泛音列，它還支持播放、顯示精確到1/16音，而在其他音樂輔助軟件中，這并不是件容易的事：

圖二中展示了兩種不同的方法生成樂音的泛音列，精確到1/4音。左邊為方法一，右邊為方法二。把各參數(shù)連接到方法一“harm-series”物件的各個輸入節(jié)點(diǎn)，即可得到泛音列。方法二的“mypatch”為子程序⑧，子程序里內(nèi)容見圖右上角。它的運(yùn)算結(jié)果同方法一。子程序上方有4個輸入節(jié)點(diǎn)分別表示：0樂音的基音、1泛音列（諧波）⑨的起始序號、2泛音列的結(jié)束音序號、3泛音列諧波序號的間隔數(shù)。如果想要得到以C2為基音，從諧波序號1開始，序號12結(jié)束的基數(shù)次諧波，則將子程序上面的輸入節(jié)點(diǎn)開始序號“begin”設(shè)置為1，結(jié)束序號“stop”設(shè)置為12，諧波間隔“step”設(shè)置為2即可。

綜上則圖二邏輯為：note物件輸出一個C2作為基音，基音連接到harm-series物件（或方法二的子程序）的第一輸入節(jié)點(diǎn)。給harmseries物件（或子程序）的其他輸入節(jié)點(diǎn)輸入限定參數(shù)——顯示第1-12號諧波，諧波序號間隔為1。最后將harm-series物件（或子程序）的輸出節(jié)點(diǎn)連接到“chord”和弦物件的音高輸入節(jié)點(diǎn)（第二節(jié)點(diǎn)），選擇“chord”物件按運(yùn)行鍵“V”即可按照設(shè)定生成泛音列。

當(dāng)然，上述方法是得到的是樂音的自然泛音。在OM里想要得到人工泛音同樣容易：只需在圖二子程序中加入指數(shù)“om^”物件，當(dāng)其次方值為1時，為自然泛音，不等于1時為收縮和拉伸后的人工泛音，如圖三。

（三）音列的生成

如果想要隨機(jī)的得到一個4音列，且這個4音列還具有某種內(nèi)在關(guān)聯(lián)，再得到4音列的移位、倒影、逆行、逆行倒影，在OM里同樣很容易實(shí)現(xiàn)：

僅兩個步驟，我們就從泛音列里提取出了一個4音列（有內(nèi)部關(guān)聯(lián)的4音列）。下面是OM里音列的4種形態(tài)：

圖五“倒影”邏輯為：1、提取4音列第一個音，然后用x-＞dx算出后面每兩個音的間距；2、用乘法物件使音列相鄰音程間距變?yōu)樨?fù)數(shù)，再用dx-＞帶入原4音列，則形成了以第一個音為首的向之前相反方向（負(fù)數(shù)方向）的間距——倒影。

（四）算法作曲⑩

在OM里還可以按指定算法程序生成旋律，即算法作曲，如圖六。

圖六邏輯：繪制ADSR線型圖表并提取其數(shù)據(jù)，生成音高?，與d隨機(jī)得到的節(jié)奏型組合，形成旋律1；用f物件加載音頻，并用g提取音頻采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。i導(dǎo)入圖表，j生成音高，與d節(jié)奏組合形成旋律2。

在此，我們用兩種方法生成了兩條簡單的算法完成的旋律，而在OM里我們完全可以做到更加精妙的算法設(shè)計(jì)，如旋律片段的音高來源于上節(jié)中的4音列，而4音列音高則來自于前文敘述中生成的泛音列的前16階諧波里的基數(shù)次諧波的隨機(jī)。節(jié)奏方面不但可以隨機(jī)，還可以按時值?從小到大或從大到小與音符相組合，我們可以用OM完全生成梅西安的整體序列作品《時值與力度模式》?。如果我們再對音符力度、演奏法進(jìn)行設(shè)計(jì)，一首完全由算法生成的音樂，就有了更多的“內(nèi)涵”。

（五）其他運(yùn)用

音集集合方面OM也有優(yōu)異的表現(xiàn)。圖七中左右上方兩個圓圈是兩個三音集合（左右為對稱結(jié)構(gòu)）。通過OM中Functions/MathTools中的Circle系列物件可以方便的對集合進(jìn)行各類操作，如圓形可視化、AIS計(jì)算、補(bǔ)集計(jì)算等。

OM中甚至可以利用OSC協(xié)議進(jìn)行交互式音樂創(chuàng)作：

OSC-receive物件會以廣播的形式接受來自同一局域網(wǎng)發(fā)來的信息（可以同時接收到多臺設(shè)備）。很多軟件都支持OSC，如Max/Msp、Touch OSC（手機(jī)app）等。圖九為筆者設(shè)計(jì)的簡易TouchOSC界面，它可以給圖八的OM程序發(fā)送數(shù)字、xy軸信息和手機(jī)陀螺儀信息。

如此強(qiáng)大、開源的軟件，筆者就算寫上一本書也可能只是“初窺其表”。作為一款計(jì)算機(jī)輔助軟件，OM易于操作、邏輯清晰。不光有所有物件使用規(guī)則和參數(shù)設(shè)置的官方參考文檔，還有循序漸進(jìn)的Tutorials patch。甚至還包括在線論壇和各種官方的強(qiáng)大擴(kuò)展包。它在作曲家分析和創(chuàng)作音樂時，可以為作曲家?guī)氋F的聲音素材，完成復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。

最為難得的是，OM輔助作曲家完成素材相關(guān)處理工作時，它始終是“工具姿態(tài)”，并不會束縛作曲家的思想，而創(chuàng)作本也該始于素材整理完畢之時。

現(xiàn)在看來，頻譜音樂的魅力確實(shí)無可厚非——試想一部管弦樂作品的音高線條，是一個獨(dú)特樂器反轉(zhuǎn)后的波形圖、一個帶合唱的大型交響樂團(tuán)，用2分鐘的時間去模擬一個單簧管2秒內(nèi)的聲音頻譜變化……這些有趣的聲音背后，都需要輔助工具的支持。至少它會幫助我們節(jié)省大量的時間，他可能還會給我們在分析作品時，提供一些獨(dú)特的視角。

注釋：

① 吳粵北.基于算法的頻譜作曲技法[J].黃鐘(武漢音樂學(xué)院學(xué)報(bào)),2011,04：3-10.

② IRCAM：Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique。是法國著名的聲音、聲學(xué)、計(jì)算機(jī)音樂、計(jì)算機(jī)軟件等研究中心。

③ AIS：集合的相鄰音程序列。

④ OSC：Open Sound Cotrol，具體參見網(wǎng)頁：https：//en.wikipedia.org/wiki/Open_Sound_Control

⑤ 物件：即Object，實(shí)現(xiàn)一個功能的最小結(jié)構(gòu)，如：加法物件“OM+”。

⑥ MIDI協(xié)議：見https：//zh.wikipedia.org/wiki/MIDI

⑦ MIDI標(biāo)準(zhǔn)為：scienti fi c，MusicXML，and others.

⑧ 子程序：程序中的次級程序，也叫subpatch.

⑨ 泛音列即各階次諧波的集合——基音的整數(shù)倍。

⑩ 算法作曲：基于算法法則、規(guī)則系統(tǒng)等為技術(shù)手段的作曲體系。詳細(xì)概念及方法參見：倪朝暉.算法作曲理論與實(shí)踐[M]重慶.西南師范大學(xué)出版社.2015

? ADSR：樂器發(fā)聲時的幾個瞬間階段：建立、衰減、保持、釋放。把樂器瞬間的發(fā)音狀態(tài)提取轉(zhuǎn)換為旋律音高，這種做法正是頻譜樂譜的常用做法——微觀素材的宏觀化。

? 如：32分音符為最小單位，設(shè)為1，依次為2、3、4……

? 梅西安創(chuàng)作于1949年，是歐洲第一首整體序列作品。