浏览:184 电子音乐的现状与未来 作者:蔡培强
主题:电子音乐的现状
作者:蔡培强 7:06pm 11/05/2022

回应: 电子乐器的诞生 作者: 蔡培强 10:53pm 09/05/2022

    进入了二十一世纪,电脑科技日新月异,手机网络发展迅猛,但电子音乐似乎还在原地踏步。

    硬体音源(SOUND MODULE)的发展在2002年已经止步,之后就再也没有什么革命性的突破,那间被创新科技收购的美国EMU公司过后也没有什么发展,现在能够买到比较高级的硬音源都是旧货,只有罗兰公司将过去在音源研发上的成果打包成一个叫INTEGRA-7的新产品,售价两千美金,什么都包含在内,还有一些廉价的音源,声音都属于玩具的档次,而专业音乐人使用的都是软音源,但对电脑的性能要求很高。

    芯片方面,YAMAHA的YM2618系列芯片还有业余爱好者在玩,公开市场上能找到的音源芯片有三颗,一是法国DREAM公司的SAM2695,VLSI的VS1053A,还有CIRRUS LOGIC的CS9236,能称的上是音源芯片的,必须拥有16个频道,能够同时发出32个以上的音,128种乐器,以上三种芯片我都做过样本,测试结果SAM2695还好,VS1053A音色很差,CS9236音色还可以,但耗电很大,而且都是旧货,创新科技也有一颗芯片,内建80386CPU,没有资料,也不外卖,无法测试。

     乐器方面,钢琴键盘式的电子琴越来越便宜,为了方便携带除外演奏,开发出可以卷起来的矽胶电子钢琴,可拼接的电子钢琴,可折叠的电子钢琴,还有模拟手风琴式的肩背电子钢琴,这些都是独奏乐器,追求一人能手脚并用,加上自动敲击乐,自动伴奏和弦,能在同一时间发出最多的声音。近年来也出现模仿管乐器演奏方式的电吹管,模仿口琴吹奏方式的电子口琴,都是基于一种能够检测气压的微电子机械系统MEMS元件的发明。

     还有另一项新技术“蓝牙”也被应用在电子琴上,2017年YAMAHA推出MD-BT01蓝牙MIDI连接器,能把拥有传统MIDI接口的电子琴连接到苹果的IPAD,IPHONE,扩大了电子琴的应用范围,获得成功。

    各种新技术不断出现,但我所期待的电子琴交响乐队并没有出现,我不时在网上搜寻,看到2009年在瑞典乌普萨拉市举办的电子琴展销会上有一场电子琴乐队演奏,以为发现新大陆了,结果看到的是:乐手们带着自己的琴一起表演,发出的都是电子振荡器的怪声,没有音乐。(https://www.youtube.com/watch?v=LmQ7O-Oz88Y)

    2020年我上西瓜视频搜寻,第一次发现有与我想像中非常接近的电子琴交响乐队,那是黄河边上一间叫太原黄河艺校的师生组成的乐队,用多台CASIO电子琴根据总谱演奏了“拉德斯基进行曲”,(https://www.ixigua.com/6908507951850488335)参加过比赛获奖,那是2004-2005年间的事,那段时间也是我在新加坡武吉智马购物中心玩电子琴四人乐队的时刻,(https://www.ixigua.com/7014932977469620773?id=6908639010827174414),可见当事物发展到一个阶段,大家都会出现同一个想法,只是地理间隔太远,无法碰撞。

    从2004年到今天,又过了十八年,这段时间我曾在新加坡王氏公会搞了几次电子琴乐队现场伴奏,歌队演唱的实验,(https://www.ixigua.com/6908988800395903495),试验器材,累积经验,为开发电子乐队新器材奠定基础。

    以下就是我通过试验解决关键难题,以及开发用于组织电子琴交响乐队的器材。

    1。无线传输:
    MIDI控制器与音源是通过五针的DIN插头连接的,所以当有很多台琴要一起演奏时,就有很多电线要连接,也许你会问,为什么不用有声音的电子琴呢?这一点我会在后面加以解释,蓝牙技术已经很成熟,由于工控的需要,蓝牙模块都具有能够“透传”的功能,即一个模块是主机,另一个是从机,连接后可以互传信息,在这里就是MIDI信号了,实现这一功能就必须开发出“MIDI发送器”和“MIDI接收器”两个设备:

     (A):MIDI发送器:用单片机控制,接收来自MIDI控制器的信号,MIDI输出口有两种,除了传统5针DIN插座,还有USB设备接口,单片机必须提供USB主机功能才可以收到电子琴的MIDI信号,由于MIDI信号的波特率是31250BPS,通用蓝牙模块的串口没有这个波特率,所以必须用单片机进行转换再传给蓝牙,单片机也负责将蓝牙模块初始化。此外单片机程序还可以提供八度移动,转调,多乐器重奏,键盘一分为二(分裂键盘)等功能。
  
     (B):MIDI接收器:用单片机控制,接收来自蓝牙串口的信号,通过DIN插座输出,由于MIDI信号中音符发声(NOTEON)与音符停声(NOTEOFF)是两个分开发送的,如果某音符的NOTEON发出后没有接到该音符的NOTEOFF的信号,就会一直响下去,平常在家自己玩就无所谓,关机再来就可,但在演奏会现场,那就是严重事故,所以我也开发了叫AUTONOTEOFF,单片机会记住每个发送给音源的音符,特定时间没有接到发送器送来的NOTEOFF信号,就会自动发送给音源,停止该音符的发声,MIDI接收器可用来连接专业的硬音源,或者通过USB接口与电脑连接,使用电脑上资源丰富的软音源演奏。

    无线传输还必须验证多个蓝牙模块在一个狭小空间里同时传输时,会不会互相干扰?表现出来就是弹错音,所以必须制作出多台发送机与接收机做实验,另外就是传输速率与距离,早期我开始试验时用的是蓝牙2.0版本,距离不到三米,稍微有阻挡就“失联”,同时按下多几个琴键(和弦),有些音就听不到,如今发展到5.0,所有难题都消失了。

    2。MIDI键盘:电子琴都是带有喇叭的,内部有自己的音源芯片,普通的价格都很便宜,因此音色也不可能好,也有很专业的琴,音色虽好价格也昂贵,但都有同样缺点:耗电大,很笨量,搬运困难,而且要用市电供电,多几台电线插头就布满地面。所以,开发一个轻便,低耗电,无线连接的MIDI键盘是实现电子琴交响乐队的关键,近年来市场出现大量的所谓便携式“电子钢琴”,以满足人们带着琴出外表演的需要,但制造商始终抛不掉必须有喇叭,很多种乐器,要有自动敲击乐的传统观念,其结果就是:虽然是轻便可以携带,但声音小,音质差,结果还是低档的电子琴,但是如果不这样造琴就卖不出去了。由于琴键必须是工厂大规模投资才能造出来,而控制器可以自己设计小批量制造,我采用折中的办法,从市场选择了两款便携式钢琴,将其中的控制器,按钮,喇叭全部去掉,只保留琴键和琴键下方的矽胶开关,另外用单片机设计扫描和处理的控制板,造出适用的MIDI键盘,如果技术成熟,就可以交给原来的厂家大量生产。

    在大量品牌中,我选定了这几款:

    (A)深圳华芯康:此款电子钢琴从37键到88键都有,金属外壳,琴键结实,整体相当美观,控制面板都在方形盒子里,用40条0.5MM的FFC/FPC线与琴键连接,容易改装,我选用了37键的,作为主力键盘。

    (B)深圳音格格:是拼接式的电子钢琴,共88键,可拆成左右两半各四十四键,塑料外壳,很轻便,键盘比较薄弱,控制板藏在机壳底下,以40条1MM的FFC/FPC线与琴键连接,改装较难,作为备用键盘(44键),或弹奏音域较广的乐器如竖琴或钢琴之用(88键)。

    (C)另外我也选中了一款杭州厂家生产的WORLDE KS49C MIDI键盘,制作了外挂的控制器,达到全功能电子琴的功能,其实有许多廉价的电子琴,只要厂家能配合稍作调整,也能以外挂方式实现这些功能。

    由于是自己设计的控制器,就可以加入新的技术,主要有以下几项:
  
    (A)把所有在开发MIDI传送器时的成果引进来,内建蓝牙模块,可预先设定乐器及其参数,并保存在单片机的闪存中,这样每一次开机就不必重新设定。

    (B)采用触摸开关代替矽胶按键,无需用力按压就能变换乐器,这在演奏中非常重要,将触摸点安排在左手特定位置,让手指在控制其他感应器时也能快速变换乐器而不会影响控制,这设计主要是用来演奏弦乐器,比如小提琴就有至少五种演奏技巧,即:慢拉弓,快拉弓,强拉弓,颤弓和弹拨,这些技巧都分布在音源中不同的PATCH,必须靠变换乐器号码才能演奏出来。

    (C)红外线音量控制器,应用红外线二机管发射38KHz光波,当手指与发射管前方的距离变动时,反射回来的光波的强度变化就能被红外线接收管检测到,由单片机的ADC(数模转换器)处理后就可控制音符的音量,如果手指进行规律的颤动,就能产生颤音的演奏效果。

    (D)电阻屏滑音控制器,这技术在许多高级MIDI控制器上已经获得应用代替古老的滑音轮,根据手指按压在电阻屏X-Y轴上的位置,经单片机处理后发出弯音讯号,连续滑动则产生滑音的演奏效果,把滑音控制器(4),红外线音量控制器(3)和触摸开关(2)三种结合一起使用,就可用让右手弹奏音符,左手作出音乐表情,完成音乐的表达。

    (E)吹管乐传感器:将MEMS压力传感器安装在封闭的管中,用吹嘴往管内吹气,所产生的气压强度被检测后,送到单片机处理,产生相应的MIDI信号,这样就能比较自然地模拟吹管乐乐手的演奏技巧,演奏时类似口风琴的样子,右手弹奏音符,左手持吹管吹气。

    (F)弦乐拉弓传感器:用铜片固定在支架上,用弦乐用的拉弓在铜片上摩擦,产生的震动被检拾后送到单片机做处理,产生相应的MIDI信号,演奏时右手弹奏音符,左手拉弓,就能模拟出弦乐拉弓的效果如慢弓,快弓,强弓,跳弓和颤弓,弹拨则以触摸开关改变不同的PATCH而获得。

    以上所以功能都能构建在同一台琴上,平时像普通电子钢琴一样双手弹奏,参加合奏时又可以变成管乐器或拉弦乐器精细演奏。

    3.MIDI音源:
    音源可以说是电子音乐的核心部件,也是难度最高的技术,在MIDI出现之前,用几个电子元件就能造出振荡器发出声音,不必任何数码控制,后来YAMAHA造出YM系列的FM调制的振荡芯片,只要给几个字节的控制信号,就能让芯片发出声音,而音色波形是振荡器内定的,不必控制,这就是为什么当年尽管电脑的速度这么慢,声霸卡也能发出声音,取得成功。同一时期各厂家也在制造独立于电脑以外的数码音源,用的处理器是专用的,特制的,与电脑的连接是MIDI接口,传输速率也不高,普通电脑也能胜任,后来电脑的速度飞速发展,已经能够直接处理音波表,就出现了软音源,连独立的硬音源也被淘汰了。

    软音源虽然音色丰富,但必须依附于一台高性能电脑,若要用作乐队表演,则必须把电脑搬上台,一把乐器就需要一台电脑,这显然是不实际的,所以必须用硬音源,音色好的硬音源已经很少生产,多数是二手货,因此我初步的想法是用一台高级的硬音源,同时被多把乐器使用,并为此开发了多频道的蓝牙接收合并器(WIRELESS MIDI MERGER),可以让5个键盘同时使用一台高级音源,技术上证明可行,但在实际使用时却发现致命缺陷,音源所发出的混合了各个频道的声音,很难被乐手辨别出自己弹奏的声音,这影响了演奏的表现,而市上并没有能够把不同频道的声音个别送到独立输出口的音源,因此无法解决这一难题。

    问题最终还是依靠自己制造音源解决了,近来已经有国外的MIDI音乐爱好者利用高性能的32位单片机做自己的音源,而我已经用国产的8位单片机做出来,由于软件是自己写的,可以非常精细控制声音的包络线(ADSL)以模拟演奏技巧,音波表可取自任何已公开使用的资源,也可自行对任何乐器采样获得独创的音波表。

    目前已经能够为每一把乐器配搭一台专用的优质音源,声音在乐手的旁边发出,提高演奏水平。

    随着各项技术难题得以解决,接下来就是如何实现电子琴交响乐队的组建,提高和普及化了。

本文修改于: 5:10pm 12/06/2022



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蔡培强 11/05/2022


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