张建荣

(上海大学 上海电影学院，上海 200072)

音色(Musical Quality)是指声音的感觉特性[1].音色作为一种物理-声学现象,其本身虽然仅为音的特性之体现,但当它参与乐音运动而存在时,就协同其他音乐手段构成了某种表现功能[2].而这些表现功能在这个音乐表达体系中是必须的，我们可称之为“人性化”或“人为化”.目前，作为“演奏者”的计算机在音乐制作中具备的功用与真正的演奏者相比有过之而无不及.其实，实用计算机音乐的发展与音源的发展密切相关，音源的发展与音色采样合成技术的发展密不可分[3].

本文内容涉及音色合成与控制的范畴.基于真实表情技术(Authentic Expression Technology, AET)的音色变体滤波效果的采用，实现了采样音色插件在各种乐器不同演奏技法之间或不同乐器音色(包括电子合成音色与自然音色)之间的动态融合，这种多个音色间无缝拼接式的实时控制与处理方式，为计算机音乐制作增加了一个除采样器插件键位控制方式以外的新手段，也使得新音色的合成与拓展增加了无限可能性.

1 真实表情技术

1.1 问题的提出

作为计算机音乐制作者在使用采样音色插件时，都会考虑到采样的分层问题.一般来说，1个虚拟采样音色插件乐器有不同音符演奏力度层和不同演奏技巧的变化层，分别用力度控制器或者指定的键位来控制.而乐器插件制作者通常的解决办法是在采样时尽量多地记录下不同力度样本，然后通过不同的音符力度来进行触发.这种做法虽然听感比较细腻，但仍然无法体现真实乐器在1个音符力度变化时的音色变化问题[4].比如，法国号在次强(mf)力度演奏时的音色与弱(P)力度演奏的音色截然不同.

如何还原原声乐器(自然与人声)的真实表情？我们用全能采样器Kontakt中的真实表情技术(AET)找到了一种从根本上解决的办法.

1.2 真实表情技术

真实表情技术(AET)的核心内容是用1个具有高分辨率的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation, FFT)滤波器，通过对样本的频谱分析，自动让它能记住样本声音信号中的重要的频率响应，并抓取其频率响应特征来创建各样本的“专属特征”——变体层(Morph Layer)，如图1所示.

多个变体层需要由1个变体映射(Morph Map)来确定多个变体层之间的动态变化.最终加载到AET Filter(真实表情滤波器)模块中，效果由控制面板上的Morph旋钮来控制.一般来说，1个变体映射(Morph Map)可以包含1个或多个变体层(Morph Layer)，可以通过力度映射(Auto AET Velocity Morph)使用力度调制或其他映射方式(如演奏技巧)使用外部调制源来实现音色变体滤波效果，如图2所示.

图1 样本变体特征示意图Fig.1 The sketch of sample morph characteristics

图2 变体映射滤波响应曲线示意图Fig.2 The sketch of morph map filter response curve

2 音色变体滤波效果的实现

2.1 目标设定及实现方法

设计并制作1款由3种原始采样音色构成的带有音色变体滤波效果的虚拟乐器.该乐器采用外部调制源来实现音色变体滤波效果，并能作为采样音色插件乐器运行在主流音乐工作站软件上，操作方便，控制灵活.

采样器Kontakt是可以独立运行的虚拟软件，为了保证设计制作完成虚拟乐器的有效性，便于测试，故无需以插件形式运行于音频工作站平台上，应独立运行编辑.制作步骤主要包括以下内容： 将所需音频样本映射到规划键位、利用程序菜单命令创建AET变体层并设置演奏技巧的变体映射、插入效果器模块并利用脚本代码编辑器控制参数、MIDI参数自动化控制的分配.

2.2 素材准备及键位映射

先分别对小提琴(volin)、人声“啊”(ahh)和人声“咿”(eee)自然音高C4—B5区域进行采样.把42个样本编为3组，ahh组14个，volin组14个和eee组14个.

图3 第1组样本键位映射图Fig.3 The sketch of sample keys mapping No.1

把3组样本分别映射到C0—D2键位上.映射方法是： 创建3个样本组(Group1Group2Group3),选择Group1选项，直接将左侧存放在本地硬盘上的ahh组音频样本(14个)用鼠标拖拽到C0—D2键位上即可，就完成了第1组素材的键位映射，这时用鼠标单击下方的虚拟键盘相应位置各键，就会有样本被触发而发出声音.重复以上步骤，完成3组样本的键位映射.需要注意的是，3组样本映射的键位位置必须相同，即同一键位上映射了3层不同的样本，默认情况下只有1组发声，需要接下来的进一步设置.如图3所示(第1组样本的键位映射图)，在操作选项里可选择不同的组进行预览.

2.3 创建AET变体层，设置演奏技巧变体映射

先分别对3个编组创建AET变体层.方法是选择1个编组，使用创建AET变体层命令(Create AET Morph Layer),在对话框中输入1个用来描述这个变体层的名称，分别为ahh、volin和eee.这样，就创建了3个变体层.

在编组第1索引位插入AET Filter模块.添加1个变体映射(Morph Map).在编辑菜单中选择AET MorphMap Editor命令，点击添加制作好的变体层，通过这个AET变体映射编辑器把各变体层结合起来.将MorphMap类型切换为演奏技巧变体(Articulation Morph).调制路由选择midi cc，默认由外接MIDI键盘上的调制轮控制，如图4所示.

图4 真实表情滤波模块工作界面Fig.4 Filtering the module interface of authentic expression

这样，我们可以弹奏外部的midi键盘，通过控制调制轮在对应的键位可以听到基于ahh样本频率特征响应过渡到volin和eee样本的声音，音色的变化类似于扫频式的“无缝过渡”效果.

2.4 添加效果器及参数设定

为了使触发的声音样本赋予变化，在使用操作时能进行实时操控参数量，这里在乐器插入效果器模块第1索引位上添加了1个低通滤波器,如图5所示.

图5 乐器插入效果模块添加的低通滤波器Fig.5 Instrument inserted into the module to add the effect of LPF

利用脚本代码编辑器(Script Editor)去分配和定义高级乐器面板上各旋钮的参数控制功能.先编写脚本代码，创建名称为“CutFreq”(截止频率)的旋钮，然后使用“_set_engine_par”控制参数自动化功能的语法，按照系统变量代码定义的要求，编写脚本代码控制低通滤波器截止频率参数等自动化功能.

应用执行脚本后就可以在操作面板上看到自己创建的CutFreq(截止频率)旋钮，并可以去控制对应低通滤波器的Cutoff效果参数了.

2.5 创建外部控制器的自动化参数分配

实际使用需外部的MIDI控制器进行操作，就必须要把虚拟乐器高级面板上按钮与硬件设备上的按钮进行MIDI参数自动化控制的分配.

本例中，我们把默认的1号控制器(CC1)分配给调制轮(Modulation)控制Morph参数，我们把32号控制器(CC32)分配给旋钮CutFreq控制低通滤波器(SV LP1)的截止频率(Cutoff)参数.

2.6 应用测试

这款由3种原始采样音色构成的带有音色变体滤波效果的虚拟乐器，在独立运行的采样器Kontakt上测试完全达到了预期目标，性能效果正常，可以作为1个采样音源使用；同时，也可以作为插件音色加载运行在支持VST格式的主流音乐工作站.

具体测试内容：

(1) 采样器Kontakt上的加载速度较快，运行平稳.由于本实例选用样本较少，数据量小，加载速度快.理论上由于采样器内置播放器读取数据的能力很强，而且样本数据是固定数据，不需要通过运算，所以假设全键盘(88个键)全部映射样本也不会增加软件运行负荷，保持快速流畅.

(2) 通过测试，虚拟乐器作为插件形式加载到主流音频工作站上，具备与一些商业音源一致的功能.

(3) 测试利用外部MIDI键盘控制的响应速度： 在有专业声卡(音频接口)ASIO驱动的工作站上的延时量满足一般弹奏演示的要求，响应速度在6ms以内；在普通的PC(指没有装专业声卡而使用板载声卡的多媒体计算机)上，只需加装ASIO4ALL_2_13_SCN驱动程序即可满足要求.

3 结 语

随着制作者对新奇音色的追求及音色音质使用的高标准要求，自己设计创建特殊音色音源将是1个发展趋势，也是电子音乐时代1种个性化的彰显.因此，真实表情技术的应用将有助于满足对真实乐器声音听感效果的需求和音乐性的强化，从而能够更生动、人性地表现细腻委婉、富有人情味的音乐情感[5].

致谢： 本论文为2017年度上海大学戏剧与影视学高峰学科成果.