数字音频技术在电子音乐作曲中的应用

余金桥

摘 要：如今，数字音频技术几乎涵盖了现代多媒体艺术领域的每一个方面，而电子音乐作曲作为一种在艺术音乐作曲领域同现代计算机技术结合最直观、最紧密的音乐类型，将其与数字音频技术结合更是为音乐的发展提供了更多的可能性。在本文中笔者将从数字音频技术简介、数字音频技术的优越性、电子音乐作曲中数字音频技术的具体应用情景三方面加以分析与研究。

关键词：数字音频技术;电子音乐;电子合成器

1 数字音频技术简介

数字音频技术是一种使用二进制代码保存与编辑声音信号的技术，它是以各种各样的数字媒体技术为依靠所形成的一个新的声音处理的手段。其中，最普遍的数字化手段为脉冲编码调制（Pulse Code Modulation），由英国科学家Alec Reeves于1937年发明，它大体可分三个环节，采样环节、量化环节、编码环节：

（1）采样环节：以间隔某一特定时间的方式收集音频信号的环节，它包括采样周期T;采样频率fs。两者为倒数关系，关系式为fs=1/T。也就是说，若采样频率越高，声音保真度越高，数据量越大。

（2）量化环节：在动态范围内将模拟信号的幅度分成若干等间隔的层次，根据舍入原理，将采样输出的信号电平分类为最近值。它的层次越多，比特数越大，定量和定量精度越高，误差越小，动态范围越大，信噪比越高，但是往往数据量也会越大。

（3）编码环节：编码环节将前两步得到的值换算为二进制编码。在数字音频领域通常使用16位来表示量，即量化的数字n=16。

2 数字音频技术的优越性

与数字音频相对应的概念是模拟音频，相比模拟音频而言，数字音频具有存储方便、存储成本低廉等特点。而对电子音乐作曲而言，它还具有以下两种特有的优势：编辑处理方便且无失真、极大扩展的创作者乐思：

（1）编辑处理方便且无失真：数字音频编辑的一个重要体现点就是多轨录音，而多轨录音技术依赖数字音频技术得以实现，它就是利用多声道录音软件在不同的轨道中记录不同的音频信号，然后通过后期编辑制作程序输出完整的音频。记录的波形文件可以进行多次编辑。通过多轨录音，我们可以分别采集人、乐器和鸟的声音并将它们记录在系统中进行各种编辑。此外，数字音频技术还可以降低音频数据在处理后的失真率，并且可以提高其声音的质量。

（2）极大扩展创作者的乐思：对于电子音乐作曲而言，与数字音频技术相辅相成的技术是“虚拟工作室技术”（VST），VST为Steinberg公司发明的一个集成软件音频合成器、音频编辑插件、音频编辑记录系统于一身的软件接口技术。它使用数字音频处理软件，目的是模拟传统的音频工作室硬件。目前，有大量的商业和免费插件以及许多Steinberg许可的音频软件使用VST技术开发。VST依赖数字音频技术存在，通过两种技术的结合，我们可以在计算机上完成很多传统乐器或硬件电子合成器所做不到的特殊效果。

3 电子音乐作曲中数字音频技术的具体应用情景

电子音乐通常指利用声音合成器和电子合成、音频采样技术而制作的音乐。第一部电子乐器是Leon Theremin于20世纪20年代创造，被称为Etherophone（以太发声器），后来重命名为特雷门琴。今日的电子音乐大体可分实验艺术电子音乐与流行形式的电子音乐。本文所讨论的电子音乐作曲是指在实验艺术电子音乐范围内的电子音乐作曲。笔者在研究电子音乐作曲的过程中，认为以下三点应用措施最为重要：ASIO技术应用、VST技术应用、IR技术应用：

（1）ASIO技术应用：ASIO（Audio Stream Input Output），即高级音频流输入与输出接口技术，是一种重要的数字音频API标准。ASIO个人电脑声卡专业驱动程序由Steinberg公司开发，是为改进以前操作系统的驱动程序不能用于多通道传输而提出的解决方案。例如，使用其他驱动的延迟时间是750ms，那么当替换成ASIO驱动时，延迟可以减小到小于10ms。因此，对于电子音乐作曲而言，使用ASIO技术在进行录音作业与音乐制作的过程中就可达到几乎实时处理的效果，极大地提高创作者的效率，不必再为高延迟付出宝贵的时间与精力。

（2）VST技术应用：VST（Virtual Studio Technology），中文名为虚拟工作室技术，是Steinberg公司推出的一项软件接口技术，主要用于计算机音乐制作领域，以插件的形式供数字音频处理相关软件来使用。使用VST插件，用户可以对音频信号进行处理，也可以使用VSTi乐器（VST instruments）来创作音乐。创作者亦可以使用特定的软件开发工具自主开发各种类型的VST插件，对于电子音乐作曲而言，使用VST技术开发的数字音频插件创作者就可以很方便地在电脑上对电子音乐进行电平、压限、相位等参数的操作与修改。使用VST乐器，创作者亦可以直接在电脑上完成不同乐器的切换、编辑和修改，而不必购买大量的传统乐器与硬件合成器。

（3）IR技术应用：IR即脉冲响应技术（Impulse Response），目前国内在数字音频领域讨论IR技术的文献并不多。在数学上，脉冲可以是一个狄拉克δ函数的连续时间系统或克罗内克δ函数的离散时间系统。在傅立叶分析理论中，脉冲包括了所有可能激发频率的相等部分，脉冲与脉冲响应相比越短，结果越接近真实的理论上的脉冲響应。在数字音频领域，脉冲响应使得我们能够捕获特定地点的声学特性，如某一特定音乐厅，然后就可以在卷积混响应用中利用这些脉冲响应，以使特定位置的声学特性能够应用于目标音频。以此类推我们还可以将这一技术应用于音箱模拟、话筒模拟等诸多方面，使创作者可以通过特定的IR技术设备和IR文件获得大量经典的环境声、音箱声、话筒声等，在传统的模拟音频技术中，这一点是无法想象的。

参考文献：

[1] 何桂红.广播电视工程中数字音频技术的优势及其应用[J].硅谷，2015.

[2] 刘鑫.音频文件处理方法[J].办公自动化，2015.

[3] 王文惠.广播电视工程中数字音频技术的优势与应用发展[J].中国传媒科技，2014.