回溯與展望音樂發(fā)展中的科學(xué)技術(shù)

郝強(qiáng) 韓天昂（.清華大學(xué)未來實(shí)驗(yàn)室；.清華大學(xué)藝術(shù)教育中心）

一、從古至今科學(xué)技術(shù)推動(dòng)音樂發(fā)展

（一）遠(yuǎn)古余音見證科技蹤影

經(jīng)考古材料證明，早在原始社會(huì)，我們?nèi)祟惖淖嫦染鸵呀?jīng)學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)技術(shù)手段來進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作了。甚至早在距今七、八千年的新石器時(shí)期，人們已能燒制出形象各異，做工精美的彩陶。這些陶器在材質(zhì)選用、成型技術(shù)以及藝術(shù)加工等方面，均已達(dá)到了較高的科技水平。同時(shí)，祖先們也利用陶器創(chuàng)造出了陶鈴、陶鼓、陶鐘、陶塤等原始器樂來滿足自身的音樂審美需要。因此，陶制樂器在原始樂器中是十分重要的一部分。

例如，我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的最古老的塤，是在浙江河姆渡文化遺址和西安半坡村仰韶文化遺址出土的兩枚陶塤，據(jù)放射性碳同位素十四測(cè)定，均出自大約七千年前的新石器時(shí)期。從近年來對(duì)我國(guó)出土的新石器時(shí)代晚期到殷商時(shí)期諸多陶塤的測(cè)音結(jié)果看，這些陶塤的絕對(duì)音高雖然各有不同，但均能吹出小三度的音程。就是說，都可以吹出后來五聲音階中的角徵或者宮羽兩個(gè)音，這也是目前我們所知的一種最古老的音階形式。

（二）被科技賦能的曾侯乙編鐘

曾侯乙編鐘作為現(xiàn)為湖北省博物館的“鎮(zhèn)館之寶”，是戰(zhàn)國(guó)早期的曾國(guó)國(guó)君的一套大型的禮樂重器。這套編鐘共六十四枚，其中紐鐘十九枚，甬鐘四十五枚。它出土?xí)r,共分為三層八組高懸于鐘架上,由大到小依次排列，通過測(cè)音表明，只要準(zhǔn)確地敲擊鐘上鐫刻的標(biāo)音位置,就能演奏出一連串音色優(yōu)美的樂音。

二、數(shù)字音樂奠定現(xiàn)代音樂帝國(guó)

（一）計(jì)算機(jī)的誕生為音樂帶來無限可能

我們?nèi)祟悶榱烁侠砀旖莸赜?jì)算，發(fā)明了許多的計(jì)算方法，從利用手指、石頭到結(jié)繩、籌碼再到算盤、計(jì)算尺等。直到一六四二年，年僅十九歲的帕斯卡為了減輕父親計(jì)算稅務(wù)的壓力，發(fā)明了世界上第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)——帕斯卡加法器（Pascaline），就這樣，當(dāng)今世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生了。而在一九三七年被設(shè)計(jì)出的阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)（Atanasoff–Berry Computer），便是有史以來的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。不過這臺(tái)計(jì)算機(jī)還不能夠編程，它僅僅被設(shè)計(jì)出來用于求解線性方程組。所以說，計(jì)算機(jī)一開始只是單純地作為一種計(jì)算工具而被發(fā)明出來的。但此后幾十年內(nèi)，計(jì)算機(jī)快速地更新?lián)Q代，體積越來越小，耗能越來越少，功能也越來越全面。

而計(jì)算機(jī)運(yùn)用在音樂上，是在一九四八年，它首先僅被應(yīng)用于音樂的分析（調(diào)性、和聲結(jié)構(gòu)、整體風(fēng)格等）。到了20 世紀(jì)80 年代初，針對(duì)當(dāng)時(shí)各大生商產(chǎn)家所生產(chǎn)的合成器之間互不兼容的問題，世界著名的合成器廠商們便共同制訂了一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范——MIDI（Musical Instrument Digital Interface）也就是樂器的數(shù)字化接口。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不同的電子樂器和設(shè)備之間可以相互進(jìn)行信息交流。當(dāng)數(shù)字音頻技術(shù)與MIDI 技術(shù)結(jié)合，就形成了計(jì)算機(jī)音樂，又可稱為MIDI 音樂。MIDI 標(biāo)準(zhǔn)的成熟大大提高了各大電子樂器生產(chǎn)廠家的信心，于是他們發(fā)散思維，以前所未有的熱情生產(chǎn)出了五花八門的電子樂器，有鍵盤式的、弦控式的、敲擊式的還有吹奏式的。甚至還有各種各樣，豐富多彩的音源模塊供人選擇。人們也基于MIDI 設(shè)計(jì)出許多記譜、作曲、音色設(shè)計(jì)、演奏、音樂教育等音樂軟件。

（二）計(jì)算機(jī)與音樂的交叉學(xué)科愈漸成熟

音樂相關(guān)教育在結(jié)合了現(xiàn)代電子端軟件技術(shù)后，產(chǎn)生了影響深遠(yuǎn)的化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)不僅奠定了近代音樂創(chuàng)作方式同時(shí)明確了音樂教育就是純粹的人類精神產(chǎn)品，這種物質(zhì)屬性延續(xù)至數(shù)字多媒體技術(shù)設(shè)備登陸音樂世界，人類面對(duì)著巨大的信息網(wǎng)絡(luò)世界，音樂對(duì)外擴(kuò)張的速度史無前例，從接觸其他領(lǐng)域到交互其他領(lǐng)域。在交互的過程中，音樂已經(jīng)不是以往“娛樂第一，教育第二”的這種單渠道功能，而開始成為其他領(lǐng)域的科學(xué)家、美術(shù)家，美育研究者、社會(huì)時(shí)間家、歷史學(xué)家、心理學(xué)相關(guān)人士提供研究原料，并且都在嘗試新的交叉成果。

現(xiàn)如今，我們對(duì)于交叉學(xué)科的系統(tǒng)學(xué)習(xí)與運(yùn)用更加趨于成熟化。音樂與科學(xué)技術(shù)的交叉學(xué)科已有六十余年的發(fā)展歷史。我國(guó)許多高校也相繼開設(shè)了相關(guān)的交叉學(xué)科專業(yè)，著力于培養(yǎng)音樂與理工科交叉融合的復(fù)合型拔尖創(chuàng)新人才,助力音樂與科技的融合,推動(dòng)“一流學(xué)科”的建設(shè)。例如：計(jì)算音樂學(xué)（Computational Musicology）、錄音混音（Recording and Remixing）、電子音樂創(chuàng)作與制作（Electronic Music Creation and Production）、音效及聲音設(shè)計(jì)（Sound Effect and Sound Design）、計(jì)算機(jī)輔助的音樂表演（ComputeraidedMusic Performance）、計(jì)算機(jī)輔助的音樂教育（Computer-aided Music Education）等。

但這些專業(yè)的門檻相對(duì)較高，一般需要從業(yè)者必須具備一定的音樂背景，又具備較高的專業(yè)技術(shù)水平。比如，現(xiàn)在熱度比較高的音樂人工智能專業(yè)，如果技術(shù)人員不懂音樂知識(shí)，聽不出節(jié)奏、音高、和聲，也不知道怎么拆解、滲透，進(jìn)而訓(xùn)練更好的算法，那么他便很難將研究進(jìn)行下去。

三、對(duì)未來音樂的暢想——元宇宙概念下的音樂

（一）元宇宙的空間價(jià)值

隨著AR、VR 和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們又提出了元宇宙（Metaverse）這個(gè)概念。表示“超越宇宙”的意思。維基百科對(duì)元宇宙的定義是：元宇宙的要素包括物質(zhì)世界和虛擬世界，一個(gè)全面運(yùn)作的經(jīng)濟(jì)，包括化身和數(shù)字資產(chǎn)在元宇宙不同部分的可轉(zhuǎn)移性。元宇宙將會(huì)是去中心化的，將有許多公司和個(gè)人在元宇宙內(nèi)經(jīng)營(yíng)自己的空間。

作為人類數(shù)字化生存新棲息，它形成了人們生活數(shù)字化的鏡像空間，和人們?cè)谶@個(gè)空間玩游戲、社交、個(gè)人創(chuàng)作，通過這個(gè)空間進(jìn)行物理局限地突破，在更高維度的空間自由生活，這就是元宇宙最大的空間價(jià)值。

Facebook 創(chuàng)始人扎克伯格簡(jiǎn)單地描述說：“元宇宙是一組虛擬空間，在這里，你可以和與你并不處于同一物理空間的人一起進(jìn)行創(chuàng)造和探索。”

元宇宙是一個(gè)具有永久性、并能實(shí)時(shí)渲染3D 世界的廣泛網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行的虛擬空間。元宇宙支持具有連續(xù)性的身份屬性、物品屬性、歷史、支付系統(tǒng)和權(quán)益，它具有廣泛性，兼容性可以被無限的用戶同時(shí)體驗(yàn)，并且每個(gè)用戶在元宇宙中都有自己的獨(dú)立身份體驗(yàn)。元宇宙是沉浸式的時(shí)代，它將從根本上顛覆媒體、娛樂、文旅會(huì)展、社交、購物、教育、藝術(shù)等領(lǐng)域的創(chuàng)作范式、技術(shù)路徑、體驗(yàn)方式、商業(yè)模式，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代后再一次重塑我們的生活。

目前來看，元宇宙的快速發(fā)展主要體現(xiàn)在電子游戲、沉浸式社交等方面，空間的意義還是滿足人類對(duì)于娛樂和精神依賴的訴求。但在未來市場(chǎng)發(fā)展和國(guó)家政策的兩個(gè)維度來了解，我們可以預(yù)見到，未來趨于完整的元宇宙不會(huì)停留在只為滿足人類單一精神需要和娛樂體驗(yàn)的虛擬世界層面上，它也會(huì)在人們最在意的教育、醫(yī)療、科學(xué)研究、藝術(shù)創(chuàng)作等方面，為人類一切生活帶來唾手可得的服務(wù)，人類將在另外一個(gè)空間進(jìn)入快車道。

我們可以預(yù)期，在元宇宙這個(gè)空間中，設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)任何天馬行空的建筑場(chǎng)景，工匠們可以打造出從未見過的家具，藝術(shù)家的創(chuàng)作將利用自身認(rèn)知在獨(dú)一無二的數(shù)字場(chǎng)景中去創(chuàng)造出從未見過的藝術(shù)作品，他們可以在空間隨意創(chuàng)作，當(dāng)帶回物理世界，這就是一個(gè)個(gè)傳世之作。

（二）元宇宙中的音樂表現(xiàn)形式

同樣，元宇宙對(duì)音樂行業(yè)乃至音樂界的顛覆，也是指日可待的。

隨著技術(shù)的發(fā)展以及音樂活動(dòng)和虛擬場(chǎng)景的融合，已經(jīng)有不少音樂公司在朝著元宇宙的方向進(jìn)行探索，在線上演出、虛擬偶像等方面已經(jīng)有一定熱潮，而區(qū)塊鏈更是被認(rèn)為有顛覆音樂行業(yè)現(xiàn)狀的潛力。

比如說，由于疫情原因，許多國(guó)內(nèi)的演唱會(huì)接連取消，出國(guó)也變得不便捷了。我們就只能在線上觀看直播或者錄播的演唱會(huì)。但這樣的方式，與在現(xiàn)場(chǎng)觀看的方式在體驗(yàn)上具有很大的差距。

而元宇宙中，我們可以足不出戶，借助數(shù)字化分身自由地進(jìn)入到虛擬世界里的劇場(chǎng)、音樂節(jié)、演唱會(huì)等各個(gè)場(chǎng)景，能真切地感受現(xiàn)場(chǎng)的氛圍，與自己喜愛的歌手親密互動(dòng)，和現(xiàn)場(chǎng)的觀眾一同歡呼。甚至可以無限制地在虛擬空間中穿梭，自由選擇觀看演出的視角，還能利用互動(dòng)模式與藝人進(jìn)行零距離的虛擬互動(dòng)。而對(duì)于歌手來說，開演唱會(huì)再也不必受天氣、人數(shù)等限制，也不必為了達(dá)到好的視聽效果而消耗人力、物力，反之，他們可以盡情地發(fā)揮想象力，把現(xiàn)實(shí)世界中很難做到的效果帶到元宇宙中實(shí)現(xiàn)。比如說，演唱會(huì)不需要局限于舞臺(tái)，而是可以帶領(lǐng)觀眾們自由穿梭于各個(gè)場(chǎng)景之中，甚至是現(xiàn)實(shí)世界不存在的場(chǎng)景。表演者也能隨時(shí)根據(jù)歌曲風(fēng)格于情緒的變化更換自己的服裝、發(fā)型和妝容。

（三）元宇宙中的音樂傳承

在傳承上，以往音樂需要由人和器物進(jìn)行傳播，因而在迭代的歷史長(zhǎng)河中很容易消逝。這也使尋根溯源的人們因?yàn)樵匐y聽到過去的聲音而遺憾，而世界上幸存的古樂器，也多數(shù)因歷史久遠(yuǎn)、質(zhì)地被腐蝕而失鳴，再也無法奏響以往的音律。

在元宇宙中，文化與歷史會(huì)被永久記錄和留存，且不局限于文字、音像，所有的這些值得傳承的東西，將會(huì)以新的形式被永久保存，甚至可以讓人們身臨其境地感受某個(gè)音樂被創(chuàng)作出來時(shí)的情境，可以與創(chuàng)作者感同身受，以便于人們更好地了解音樂的創(chuàng)作背景和作者創(chuàng)作時(shí)對(duì)樂曲賦予的情感。并且，在元宇宙中，每一件物品的制造工藝，也會(huì)被永久保存，包括樂器?？偠灾谠钪媸澜?，我們可以打破壁壘，在不與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)的情況下，實(shí)現(xiàn)讓文化與歷史永久留存的美好愿景。

（四）元宇宙中的音樂教育

同樣，在元宇宙中，音樂教育也有了翻天覆地的變化。例如，在元宇宙里，學(xué)生們可以不出國(guó)也能“留學(xué)”。他們可以在元宇宙里上課、參加考試、借閱圖書、游歷校園、參加答辯等，在國(guó)內(nèi)就能完成整個(gè)留學(xué)過程，獲得猶如身臨校園的真實(shí)體驗(yàn)感。這無異于為那些想要拓寬自己音樂視野的學(xué)生們提供了便利，更節(jié)省了留學(xué)的成本。如果元宇宙能保持良好的開放性和共享性，那么普通人也能接觸到優(yōu)質(zhì)的國(guó)際教育資源，不受出身、年齡、地位等外在條件的限制，任何學(xué)生，都可以聽自己想聽的講座、大師課，也可以演奏名貴的樂器，和自己喜愛的音樂家面對(duì)面談話甚至一起合唱或者合奏。在器樂課堂上，學(xué)生們可以更直觀、更全面無死角地觀看教師的示范，甚至可以感受到教師演奏時(shí)的手形、手指力度、呼吸、身體律動(dòng)等一系列現(xiàn)實(shí)世界很難體會(huì)到的感受，起到教學(xué)上的事半功倍。

而元宇宙中的音樂課堂，也不再局限于教室，更不同于現(xiàn)下流行的網(wǎng)絡(luò)課堂，教師可以切換不同的場(chǎng)景，例如，當(dāng)學(xué)生們學(xué)習(xí)圓舞曲這種曲風(fēng)時(shí)，上課的場(chǎng)景便可切換至18 世紀(jì)的維也納宮廷，學(xué)生們可以真切感受到當(dāng)時(shí)的貴族們?cè)趦?yōu)美抒情的3/4 拍舞曲中翩翩起舞的景象。

（五）元宇宙中的音樂創(chuàng)作

對(duì)于音樂創(chuàng)作者而言，元宇宙同樣為他們帶來了便利。如果你有一瞬間的靈感，而手邊沒有可以記錄的工具，那么你也不必?fù)?dān)心，在元宇宙中，人們的想法可以隨時(shí)隨地被記錄下來。創(chuàng)作者們采風(fēng)也不再需要跋山涉水，他們可以足不出戶就能領(lǐng)略世界的美景，感受各地的風(fēng)俗，觀察到不同人的生活，從而得到自己想要的素材和感受。另一方面，并非所有好的音樂人都善于社交，善于推銷自己的音樂。很多萌芽中的天才因?yàn)椴贿m合社交媒體而失去了被看到、聽到的機(jī)會(huì)，而在元宇宙中，有天賦的音樂人可以只專注于創(chuàng)作音樂，可以打造自己的“虛擬藝人”，不必因與更多的人打交道而耗費(fèi)精力。

另外，元宇宙也給了那些有嚴(yán)重舞臺(tái)恐懼的人，還有在幕后但也喜歡表演的人一個(gè)機(jī)會(huì)。元宇宙中的數(shù)字分身的登場(chǎng)打破了外貌、身材，甚至性別的限制。有了這層外殼，人人都可以以自己想要呈現(xiàn)的形象盡情釋放自己的才華。借助這種藝術(shù)表現(xiàn)形式，可以使人們避免焦慮，也不需要太看重自己的外貌。

四、結(jié)語

雖然現(xiàn)在我們?nèi)祟惖募夹g(shù)不夠支持這一概念的實(shí)現(xiàn)，但回顧以往，歷史的長(zhǎng)河中，很多科技都已顛覆了人類的認(rèn)知。英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾談到過，集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18 個(gè)月便會(huì)增加一倍，這便是著名的摩爾定律，它一定程度揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。雖然并非自然科學(xué)定律，但這種趨勢(shì)已超過半個(gè)世紀(jì)，并被信息技術(shù)專家們所認(rèn)可。而回到當(dāng)前，6G 技術(shù)、芯片技術(shù)和VR 硬件技術(shù)都在飛速進(jìn)步，在這種正向加速的情況下，可能十年之內(nèi)我們就能看到一個(gè)真正意義上的元宇宙雛形了。