基于Kontakt采样器中虚拟乐器人性化效果的实现

摘  要：当下几乎所有的音乐类型都脱离不了计算机音乐的相关技术。随着科技的不断发展，计算机音乐也在飞速地发展与普及。但是计算机音乐也始终存在着其自身的局限性，即虚拟乐器音色人性化效果的实现问题。虚拟乐器的人性化效果之所以难以完全实现，既是虚拟乐器与传统声学乐器发声原理不同所造成的，同时也是计算机音乐制作者在使用过程中的方法不当所造成。本文力求通过当今的主流采样器软件Kontakt的内部模块AET Filter的调制来实现虚拟乐器的人性化效果。利用AET Filter模块对虚拟乐器的演奏力度与演奏技巧方面进行了调制，并达到了人性化效果的实现。

关键词：计算机音乐  Kontakt采样器  虚拟乐器  人性化效果

中图分类号：TP368                            文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（b）-0087-04

Abstract： Almost all types of music today are inseparable from the technology of computer music. With the continuous development of science and technology， computer music is also in rapid development and popularization. However， computer music also has its own limitations， that is， the realization of the humanized effect of the sound of virtual Musical Instruments. The reason why the humanization effect of virtual musical instrument is difficult to realize completely is not only caused by the different sound principle between virtual musical instrument and traditional acoustic musical instrument， but also caused by the improper method of computer music producer in the process of use.This paper tries to achieve the humanized effect of virtual instrument through the modulation of AET Filter， the internal module of Kontakt. AET Filter module is used to modulate the playing strength and skills of virtual instrument， and the humanized effect is achieved.

Key Words： Computer music; Kontakt sampler; Virtual instruments; Humanization effect

計算机音乐是计算机技术与音乐理论结合在一起所形成的，是科学技术与音乐艺术的完美结合[1]。追寻计算机音乐的发展历程，可以发现实用计算机音乐的真正形成（或者说被广泛的命名）是在1982年伴随着MIDI（Musical Instrument Digital Interface 乐器数字接口）的诞生而开始的。随着科技的不断发展，在本世纪开始的20年里计算机音乐已日趋成熟，各类音序软件、音源音色的不断涌现，极大地丰富了计算机音乐的制作内容。当下，以计算机为载体创作或制作的音乐已然是无处不在。但在计算机音乐飞速发展的同时，也有着它自身的极大局限性，即虚拟乐器人性化效果实现的问题。虚拟乐器是指结合了音源数据库、传感器及数据采集系统、音频处理系统、音频可视复现系统、基于计算机的音频管理系统，以及基于互联网的音乐应用服务系统等的数字化音乐创作服务系统[2]。与传统声学乐器相比，虚拟乐器的音色往往表现出机械、呆板、生硬的不人性化。虚拟乐器在应用中所表现出不人性化现象的原因既是虚拟乐器与传统声学乐器的不同发声原理所造成的，也是音乐制作者在使用虚拟乐器时方法不当所造成的。在计算机音乐的发展历程中，虚拟乐器的人性化实现始终是技术工作者、音乐创作者亟待解决的重要课题。为解决虚拟乐器人性化不足的问题，本文以Kontakt采样器中的AET Filter来调制虚拟乐器的音色，进而达到虚拟乐器在演奏时人性化效果的实现，同时也为新音色的合成与拓展增加了无限的可能性。

1  Kontakt采样器的特点及其功能

随着数字技术与计算机性能的飞速发展，人机交互技术发展水平越来越高，并且在各种领域内都得到了应用[3]。计算机音乐正是一种人机交互技术的应用，当今的采样器在采样样本、音色扩展以及音色的可操作性上都已经达到了相当成熟的水准。而且软件化的采样器无论是在性能还是在操作的便捷性上都超越了硬件采样器。采样技术即是将真实的演奏录制下来，然后以相应的音高或其他规则排列，使用的时候通过MIDI信号输入来触发这些样本。采样器就是对这些采集的波形样本进行回放的工具。

Kontakt采样器是由德国Native Instruments公司开发，其既可以独立运行，也可以作为插件的形式在各类音序软件中运行。可以同时在MAC与Windows系统中使用，其自身的标准数据库格式为.NKI和.NKS。随着计算机硬件性能，Kontakt采样器地位的提升，越来越多的第三方厂商按照Kontakt的数据库标准来生产其音色库，从传统交响乐器、钢琴、打击乐器到当下主流的电子乐器、影视音效，其音色已然覆盖到了音乐制作所需求的方方面面。另外，Kontakt采样器除了可以回放自己标准的音色库格式，还可以兼容VST、AU、RTAS等音色格式。在传统采样器的基础上，Kontakt配备了各种滤波器，调制效果器等，尤其是本文将讨论与实践的AET Filter，这些效果功能除了可以调制虚拟乐器的音色参数，还可以改变音色采样样本的原始状态，进而获得新的音色效果。

从Kontakt采样器的特点和功能上来看，其代表着软件采样器的主流方向。其在当下高速发展的音乐制作道路上已是不可或缺的重要工具。对Kontakt采样器的掌握与实践，必然可以提升或改进虚拟乐器音色不人性化的状态。

2  AET Filter中的人性化效果调制

AET Filter（Authentic Expression Technology Filter，即真实表情技术滤波器）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）[4]。这个变体层在虚拟乐器的应用上主要涉及了演奏力度与演奏技巧。传统声学乐器在演奏时，不同演奏者会根据不同乐器本身的特性而有意或者无意的产生力度、音高、时值、呼吸上的细微变化，或者说不那么准确、死板，造成一种微妙的粗糙感。而正是这种“粗糙感”使的音符之间的连接显得更为自然、生动，音乐的流动性更强，从而使其能更人性地表现细腻委婉、富有人情味的音樂情感。为了克服虚拟乐器演奏过程中所缺乏的这种“粗糙感”，本文设计与实践了AET Filter中演奏力度与演奏技巧的调制。

2.1 力度Morph（变体）的创建与调制

当对一个原声乐器进行采样时，一个普遍的困难就是如何采集并还原乐器的真实表情。任何一种乐器都可以通过力度的不同表现来塑造不同的音色效果。比如小提琴的力度从f到p的音色就有着较大的差异性，力度大小的实时变化体现出了乐器独一无二的真实性。在解决虚拟乐器力度问题时，通常是在采样的过程中录制乐器音色的不同力度样本，再通过不同的音符力度来进行触发。即使如此，虚拟乐器在使用时也无法真正体现传统声学乐器在一个音符变化力度时音色不同的问题。但是，经过AET Filter中对力度变体进行调制可以从根本上解决这一问题。

2.1.1 力度Morph Map（变体映射）

当在Kontakt采样器中选择一个采样音色样本（WAV格式）或者是已经形成的虚拟乐器时，其Mapping Editor（键位映射编辑器）中会自动为这个添加的样本创建一个可演奏的范围。这一可演奏范围是Kontakt采样器的重要概念，即Zone。

在Kontakt采样器中，每个样本都会有一个Zone，而且每个Zone中也只有一个样本。它决定了样本可以在哪些或哪个键位中去使用，以及在什么力度下来触发这些位于Kontakt中的采样样本。因此，Zone被称为可演奏的范围。Zone的范围是灵活的、可以实时的予以调整。它的纵向范围标志着力度的可演奏范围，上方表示的是高力度，下方表示的低力度。可以将鼠标放在可演奏范围的上方或者下方进行拖拽来改变它的力度范围。在进行演奏的过程中，如果力度不是在所映射的范围之内，则不会触发这一样本。在拖拽力度范围的同时，其上方参数信息栏中的Velocity（1-127）的数值会随之变化，也就意味着可以通过调整Velocity的数值范围来改变力度的触发范围。

2.1.2 AET Velocity Morph（力度变体）的调制

Morph（变体）的参数通常被音符的力度、MIDI控制器等外部的调制源进行调制。Kontakt会根据对采样样本内部分析的频率响应平滑的映射到变体的参数上，进而让这个参数可以控制Morph Map（变体映射）中的任何一个位置。一个Morph Map（变体映射）既可以包含一个Morph Layers（变体层），也可以包含多个Morph Layers（变体层），而只包含一个Morph Layers（变体层）的则被称为力度映射。变体层之间的动态变化需要由变体映射来确定，最终加载到AET Filter之中。

在Kontakt中加载采样样本时，将Mapping Editor（键位映射编辑器）中Zone的区域全部选中，然后再在菜单栏Edit中选择Auto add AET Velocity Morph，此时Kontakt会对所选择Zone的区域中的采样样本进行分析处理。之后AET Filter会被加载到插入效果面板之中。

当AET Filter被加载后，在演奏同一个键位的音符时，Kontakt将只回放这个力度所对应的样本。如果所演奏的力度持续变化，那么Kontakt将针对这种变化而触发AET效果，从而使回放的样本具有更为融合的频率响应。通过AET效果的回放，演奏力度在变化时，可以得到平滑的动态变化。

除了AET所设定的频率响应外，在演奏过程中也可以根据需求进行手动调节。AET Filter的控制面板中包含了Morph（变体）的旋钮，这一旋钮可以用来调制力度的层次与大小，同时也可以使用MIDI控制器或者对外置键盘进行触键后压的方式进行调节。运用这种方式可以根据音乐所要表现的需求来对力度进行自由的调制，进而达到虚拟乐器音色在力度表现上的人性化需求。

2.2 技巧Morph（变体）的创建与调制

任何一种乐器都包含有众多的演奏技巧，也正因为存在着如此多的演奏技巧，乐器这一载体在演奏的过程中才能表达出不同的音乐情绪。以小提琴为例，其就存在着拨奏（Pizz）、断奏（stac）、持续音（sus）、震音（tremolo）、泛音（harmonics）等技巧，如何是这些技巧在虚拟乐器的演奏中得到人性化的发挥与使用，就需要在Kontakt中予以调制。

2.2.1 技巧Morph（变体）的创建

在虚拟乐器中，每一个技巧都存在着一个样本，将这些技巧样本载入到Kontakt进行不同的编组，并且添加到Mapping Editor（键位映射编辑器）中。每一种演奏技巧都会出现不同的可演奏范围（Zone），再将不同演奏技巧的可演奏范围分别分配到不同的编组中去，形成键位映射。此时，触发Kontakt中的虚拟键盘或者外接的MIDI键盘便会听到演奏的音色效果。具体形成这一技巧变体的创建步骤是，第一步对不同的演奏技巧进行编组，并且在所在的编组中分别创建变体层;第二步，Morph Map（变体映射）中根据演奏技巧的多少与需求创建更多的变体层;第三步在形成的变体层中插入AET Filter模块，以此来调制音色效果。

2.2.2 AET articulation Morph（演奏技巧变体）的调制

演奏技巧的编组映射在创建之后，需要加入AET Filter模块的真实表情技术来予以调制，进而才能在演奏时达到人性化的音色效果。具体步骤为，第一步针对每一个编组创建一个AET的变体层命令，在编辑菜单中选择AET Morph Map Editor（AET变体映射器）会弹出对话框，其中包含了一个信息输入框，可在输入框中输入相关的信息名称，以此来进行不同变体的区分。第二步通过AET Morph Map（AET变体映射）可以将之前所创建的多个Morph Map（变体层）組织结合起来。第三步，Morph Map（变体映射）包含了articulation morph（演奏技巧变体）和Velocity morph（力度变体），在完成设置之后要确定将Morph Map（变体映射）切换到articulation morph（演奏技巧变体），否在Kontakt会识别错误并进行提示。第四步添加AET Filter模块，选择创建的变化过渡映射，打开模块中的Modulation Router调制路由，分配调制控制器，比如用调制轮来控制Morph的参数。针对多种演奏技巧的切换，也可以使用Keyswitch的键位切换功能来对不同的演奏技巧进行选择，Keyswitch的键位切换功能所对应的触发条件是Start on key（通过键位来切换），这个功能面板中包含两个参数框，左侧可以切换到编组的最低键位，而右侧则是可以切换到编组的最高键位。多演奏技巧可以使用不同的键位来进行控制，同时也可以使用同一个键位予以控制。不同的键位控制可以设置不同的参数来分配给不同的键位，而如果要使用同一个键位来控制多种技巧，即可以将左右两个参数设置为一个相同的键位，如都设置成C1的键位。

用AET articulation Morph（演奏技巧变体）来对虚拟乐器的音色进行调制，使音色在演奏过程中可以根据音乐表现的需求予以实时的调控，使音色效果更加的细腻，同时获得人性化的表现。对控制音乐构成及其表达的渴望贯穿整个人类文化的进程，从传统乐器形态及演奏法的改进与变化，到电子技术手段构成的声音因素控制力的不断增强，尽管现代与传统的控制方法不同，但最终的目的都是为了达成对音乐的全面控制[5]。

3  结语

计算机作为现代科技的发展潮流，其对各行各业的发展都起到了一定的促进作用[6]。在音乐领域中已经成为了不可或缺的部分，当下几乎所有的音乐都会和计算机音乐的相关方面联系在一起。流行音乐自不用说，其和计算机音乐结合的最为紧密，传统音乐也脱离不了计算机音乐的相关领域，计算机音乐的相关技术已经取代了大部分传统作曲家的笔和纸。虽然计算机音乐的相关技术在飞速的发展，但始终也有其自身的局限性，即虚拟乐器人性化效果的实现问题。本文通过Kontakt采样器中的AET Filter模块对虚拟乐器的音色效果从演奏力度与演奏技巧方面进行了调制，演奏力度与演奏技巧也是乐器演奏过程中最能表现音乐的地方，使用这种方式使虚拟乐器在应用过程中达到人性化的演奏效果。当然，对于虚拟乐器人性化效果的实现远不止于这两个方面，还有很多需要深入研究与挖掘探索之处，笔者会继续对这一领域进行跟踪研究，以期对计算机音乐的发展做出有益的探索与贡献。

参考文献

[1] 梁威.计算机音乐课程的发展历程及其人才培养的实践性[J].黄河之声，2019，543（18）：72-73.

[2] 王汉熙.“虚拟乐器”技术专利现状分析与发展趋势[J].武汉理工大学学报，2017，39（6）：95-102.

[3] 罗泽仁.科学技术哲学视域下的人机交互技术研究[J].科技资讯，2020（15）：9-10.

[4] 张建荣.基于真实表情技术的音色变体滤波效果的实现[J].复旦学报：自然科学版，2018，57（3）：340-343.

[5] 范翎.交互式电子音乐研究[D].南京：南京艺术学院，2017.

[6] 李帆.计算机音乐制作与数字音频[J].微型电脑应用，2020，36（1）：72-75.