近现代科技对音乐的影响
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作者:胡超 崔之进
摘 要：科技对艺术的影响是显而易见的，为了使音律准确、音色完美，乐器制作的每一道工序都是及其严格的。随着时代的发展，人们已经从工业革命时期进入科技革命时期，在音乐上人们也开始追求高品质和多元化。各种音乐硬件和软件的出现改变了音乐传播和制作的成本。目前科技还在不断革新，在不久的将来，也许能将科技和艺术真正结合在一起。
关键词：科技;音乐;工艺;音乐软件;音乐信号;音乐格式
1 工业革命的工艺提升
在工业革命时期，工人的部分工作被机器取代，这是因为机器做事比人更加精确，可以产生更多、更高效、更精密的产品，在保证乐器的精确度方面也做得更好了。
以长笛为例，早期长笛只有木质结构，音色比较贴近自然音色，较明亮，但是音域不广，只有两个八度的大小，不过在早期的教堂音乐中，该音域已经足够了。随着文艺复兴的到来，人们在音乐方面大力创新，音乐的类型和风格不再像教堂音乐那样规整单一，而是利用类似附点音的很有个性的东西来装点音乐，音域自然也更广了。人们对管弦乐音域的要求达到了三个八度，传统的木质材料已经难以满足这样的需求，而金属材料的广泛应用，使长笛的结构得到了升级：1847年，第一根金属长笛在德国诞生，其在音域和音色上都有革命性的发展，每一个音都更加严格了，所以长笛也是交响乐队的固定乐器，通常有两个长笛手和一个短笛手。后来为了满足人们对艺术的需求，开始使用各种昂贵金属制作长笛，例如银制长笛和金制长笛。不过这种长笛的需求量少，一般都是给特定的名家人工定制的。
科技的进步使文艺复兴加速。钢琴首次出现于1709年，由于价格昂贵，当时只是贵族家庭和皇室家庭的乐器，而且不太被巴赫等著名艺术家看好，不过仅仅半年之后，钢琴就在欧洲受到了广泛的欢迎。随着工业的进步，钢琴的成本大大降低，很多名家，比如莫扎特、贝多芬等，都投入了钢琴的怀抱，爆发出音乐创作的热情。18世纪上半叶，由于巴赫创作了很多大师级的长笛作品，长笛的普及也得到了极大的发展。[1]因为钢琴在演奏中双手分别掌握低音谱和高音谱，所以特别适合用于创作音乐，这大大促进了音乐在文艺复兴时期的发展。
科技对艺术的直接作用几乎是单方面的，几乎不存在艺术对科技的直接作用，只能说艺术在间接促进科技的发展，比如文艺复兴就间接促进了科技的发展。科技对艺术的影响则是显而易见的，除了长笛和钢琴以外，几乎所有现代乐器的产生都可以归功于科技的发展，尤其是金属制乐器。这一点也可以从东方和西方乐器的对比得出。东方的乐器几乎都是木制的，都是由纯天然材料制成，这就是当时东方被动发生工业革命的结果。而西方经过工业革命之后，几乎所有的乐器都会使用金属，例如单簧管的主体是木制的，而按键则是金属制成，原因是金属容易被做成机械，方便转动，音调的可控性强。艺术对科技的间接影响虽然不明显，也能举出例子。比如有两个相互竞争的厂家分别推出了两款手机，消费者会做出选择，大部分男消费者会选择性能好的手机，而大部分女消费者则会在满足她们需求的情况下，选择设计精美的手机，这在一定程度上弥补了手机性能的缺失，这就是艺术对科技的影响。不过，一般最终性能好的手机会获得胜利。
2 电子时代的音乐硬件
随着时代的发展，人们已经从工业革命进入了科技革命，科技革命就是发展高科技，高科技再作用于人，例如手机、互联网等。在音乐上，人们也开始追求高品质和多元化。
流行音樂就是科技时代的产物。在近代或古代，人们往往认为音乐是贵族欣赏的东西，因为它要花费很多的财力和时间，而随着工业革命、科技革命的到来，艺术制作和欣赏的成本在降低。例如，以前都是交响乐团或者是合唱团举办演出，而近代开始出现乐队、独立的音乐制作人;以前的舞台必须有很多演唱者以及很多乐器，才能使演出被观众听见，而随着半导体工艺的发展，出现了功率放大器，紧接着出现了音响，舞台上仅仅需要几个人就能使所有的观众听到音乐，而且使会场听众从几百人可以增加到几千人甚至几万人，这种电子产物大大促进了流行音乐的发展。
电子的发展促进了音乐的广泛传播，这也是流行音乐文化能够广泛普及的真正原因。以前人们只能靠音乐会和纸质媒介才能传播音乐，传播成本的高昂是阻碍音乐传播的一个难题。到了现代，电磁场的应用使音乐可以通过电波信号发送给广大民众，大幅度降低了音乐的传播成本，使音乐真正开始普及。不过刚开始传播所使用的是模拟技术，传播中存在很大的噪声，原因是模拟信号在调制过程、信道、解调过程都会引入大量的噪声，使音乐传到接收端后音质会有所下降，而且模拟技术中的功率放大器会导致幅度失真和相位失真。[2]后来人们创造了数字电路，即只传播0和1的信号，抗干扰性极强，因此得到了更加广泛的应用，数字电视就是一个例子。以前装有模拟信号处理芯片的电视，会出现类似雪花一样的噪声，而数字电视不仅稳定，画质也更加高清。
在电子的发展中，人们发现电流噪声虽然很刺耳，但是经过处理后，变成了尖锐但是可控的声音，音色类似于人的惨烈的尖叫与吼叫，于是人们利用它做成乐器——电吉他，产生了一种新的艺术形式——摇滚。由于其电流声的可控性，电吉他可以发出许多种不同的声音，成为现代音乐追捧的乐器。电吉他的音域可以在多个频段，即电吉他不止有多个八度，还有多个音域、多个音色。电子琴也是相同的产物，其能够模仿各种乐器的声音，虽然声音听起来非常机械，但是这也充分体现了电子硬件对音乐的影响。
3 电子时代的音乐软件
电子时代的音乐硬件其实并没有改变人们音乐创作的成本，硬件之后出现的软件才真正地改变了音乐的创作成本，使小规模乐队和独立音乐人大量出现。软件就是人们通过固定的硬件多样处理与修改信息的工具。通过软件，人们不仅可以改变音频原有的音色，还能将多个“感官”结合，形成新的多媒体，被称为“交互式多媒体”。[3]就音乐本身而言，在处理由发射端传来的音乐数字信号时，这些信号是一些离散的序列，人们将它和它的傅里叶变换转化成可视的图像后，发现了其中的奥秘，发现这个曲线图相当地反映了音乐的音轨。人们还发现，数字信号因为是0、1序列，所以非常方便修改，在引入一堆公式和算法之后，这些音乐不但没有产生噪声，反而使音质得到了强化，独有一番味道，这就是一门新的科目——语音信号处理。于是，人们开始运用大量的软件来编辑和创作音乐，例如Cubase和Fl之类的音乐处理软件，都是音乐人不错的选择。这一类软件几乎可以承包音乐的整个制作过程，拥有前期创作、编曲、后期制作、降噪、音轨模仿等功能。 由于数字信号是离散的，而音乐信号是连续的，所以要将音乐信号变成数字信号，就需要通过采样来获得离散的序列，不过该数字信号的体量会非常大，以至于一首音乐需要1个GB左右的存储空间。后来人们通过研究发现，音乐文件是可以压缩的，通过对音频文件的压缩编码，可以将其需要的存储空间压缩至原来的几分之一，而且能够几乎无损地将其还原。由于音乐是连续的，所以在相邻的采样点上具有一定的相关性，可以通过线性预测方法来恢复语音信号，[4]音质也是极其完美的，这大大减小了音乐在传播中的体量。例如，现在常见的音乐格式有MP3、WMV、WAV等，这些格式都可以做到对音乐的无损压缩。也有另外一些格式受到了欢迎，例如MIDI格式，这种格式会非常详细地记录整个音乐文件的信息，包括各个音轨、各个音色等，方便人们对其进行详细的修改，因此该格式受到了音乐制作人的广泛追捧，不过其音乐体量会非常大，一首3分多钟的音乐大概需要1.5GB左右的存储空间。还有CD格式，这种格式是目前世界上最好的音频格式，不过要求播放它的设备也需要具有非常高端的配置。目前我们在电脑上下载的各种音乐播放器，实际上就是内置了许多解压缩算法的软件，它们能够识别音乐压缩的格式，并进行对应格式的解压，然后通过音频设备将音乐播放出来。
人类的欲望是无穷的，即便有了这些音乐格式，人们还是意识到了其在立体声上的局限性，这些音乐最多只支持双声道，人们还想得到3D立体环绕声。美国的杜比公司就做到了对环绕声的完美研制，他们研制出的杜比音效可以说不仅是对完美音质的追求，还把声音分解成无数个通道，不同的通道位于环境的四周，比如人声从前方传来，背景音乐从顶部传来，背景音效从后方传来，让人们得到无比的享受。一般这种音效只运用于大型的场所，例如电影院这种极其追求感官效果的地方。
4 结语
目前科技还在不断地革命和更新，在不久的將来还会出现人工智能的语音交互、单人演奏整个交响乐等高新的形式。不过，即使机器为人们做得再多，音乐创作的本质还是离不开人的感情，只有流露真情实感的作品才能被广为流传。
就目前整个艺术领域来看，科技还没能与音乐艺术完全地结合，只能说处于结合的初级阶段，没有出现与科技和艺术都挂钩的职业。不过，在不久的将来也许会出现这样的职业，将科技和艺术真正结合在一起。音乐的电子技术也在不停地发展，将来可能会出现AI技术来改变与创造音乐，例如通过神经网络进行语音识别等。[5]总之，科技和艺术的宗旨是一样的，都是为人类服务。
参考文献：
[1] 王淼.长笛及其在交响乐中的作用[D].哈尔滨师范大学，2014：11.
[2] 周睿.毫米波模拟欲失真线性化技术研究[D].电子科技大学，2013：5.
[3] 马仕华.交互式多媒体作品创作中的音视互控策略研究[D].中央音乐学院，2017：2.
[4] 李晓明.语音与音频信号的通用编码方法研究[D].北京工业大学，2014：8.
[5] 魏爽.一种利用人工神经网络优化语音识别的方法[J].数字技术与应用，2017（10）：228.
作者简介：胡超（1997—），男，贵州人，本科，信息科学与工程专业。
崔之进（1980—），女，江苏南京人，南开大学、美国哥伦比亚大学博士，维也纳大学博士后，东南大学博士后，东南大学艺术学院副教授，硕士生导师，加拿大阿尔伯塔大学访问教授，东南大学美术系副主任，研究方向：艺术学理论。
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