电子音乐两种不同空间模式的发展与对比

●乔 杨

（北京大学艺术学院，北京，100080）

20世纪60年代，随着计算机的普及，电子音乐领域出现了一批以麦克斯·马修斯（Max Mathews，1927-2011）、让·克洛德·里赛特（Jean-Claude Risset，1938-2016）、约翰·乔宁（John M Chowning，1934-）为代表的计算机音乐作曲家。与法国、德国等传统流派的电子音乐作曲家不同的是，他们使用另外一种方式来寻求电子音乐的空间表达：相比较于使用调制滤波器等方法，计算机音乐作曲家更多的是使用基于计算机算法来向听众构建一个数字的、虚拟的声音混响空间场景。随着科技的不断进步，两种不同的空间模式使得电子音乐空间场景的发展由最初的立体声、四声道、5.1、八声道等一步步发展到今天的环绕声、沉浸式、360度空间，其空间表现变得日趋完美。

总结来说，以时间发展为脉络，把电子音乐“声音空间”做一个简单的总结，一共分为两条不同的发展线索：第一条线索跨越了具体音乐、磁带音乐和电子声学音乐时期，我们把它统称为“经典电子音乐时期”。这个时期从1 9 5 1 年法国电子音乐先驱皮埃尔·舍费尔（Pierre Schaeffer，1910-1995）“空间化投射的理念”到1958年德国先锋作曲家卡尔海因茨·斯托克豪森（Karlheinz Stockhausen，1928-2007）“均等四声道”的空间标准再到1974年法国电子音乐作曲家弗朗索瓦·拜勒（François Bayle，1932-）的“Acousmonium”扬声器系统为典型代表，这条线索一步步趋于成熟、完美，在空间细节上发展到极致，并且这个系统在现在电子音乐的创作演出中仍占据主要地位。第二条线索是计算机音乐时期，从1957年美国计算机音乐作曲家麦克斯·马修斯开启“数字化空间创作”到1964年法国作曲家让·克洛德·里赛特通过“小号音调研究”揭示了人耳对于声音感知的感性理解，最后美国计算机音乐作曲家约翰·乔宁在两者基础上形成“虚幻空间场景”这一理念。这一理念更多的是针对以乔宁为代表的计算机音乐独特的“声音空间”处理方式，这条线索是开辟了一条新的思路，更加个人化且操作难度也更高，两种不同的声音空间模式呈现出不同的历史延展。

本文将从声音空间技术平台的设计、声音空间的构建和声音空间的扩散系统这三个方面对“经典电子音乐”与计算机音乐进行对比分析、归纳总结。

一、声音空间技术平台的设计

（一）经典电子音乐时期声音空间的发展

1.皮埃尔·舍费尔“空间化投射”的理念——超越立体声的首次尝试

舍费尔在创作的初期就向听众引入空间概念：1951年，皮埃尔·舍费尔与法国电子音乐作曲家皮埃尔·亨利（PierreHenry，1927-2017）共同创作了作品《为一个人的交响乐》，他在演出时使用了一台叫做“空间电位器（Space potentio meter）”的设备进行现场演出的空间化投射；空间电位器由四个金属圆环和一个操纵控制器组成，由一位投射者（表演者）在舞台上实时操纵控制，投射者将控制器放置到四个音箱中的任意一个，预先录制好的音轨被激发播放音乐片段，这一在空间中不断运动的音轨与其他四个预制好的声道结合在一起共同完成作品的演出。舍费尔在谈到这个声音空间投射的实验时说：“这种新的方式是声音空间化最强有力的论证，并且，相对于立体声这一词汇我认为空间音乐对这种新方法的描述更加贴切。”[1]

2.卡尔海因茨·斯托克豪森“均等四声道”——确立了四声道的空间标准

斯托克豪森早期的代表作品是他创作于1958-60年的四声道磁带音乐作品《孔塔克特》，这部作品标志着斯托克豪森对音乐声音空间认识逐渐成熟的转变过程，同时受到了法国具体音乐的影响。他在这部作品中真正确立了四声道创作的概念及电子音乐创作的部分标准，对电子音乐空间的发展起到极为重要的推动作用。在这部作品中，作曲家对于空间音响的技术运用极为精细准确，对音响及乐器的布局作了严格详尽的说明：

作品是为打击乐、钢琴和四声道磁带而作，作曲家“希望既能提供器乐演出，同时又能通过4组扬声器（从前、后、左、右四个方向）播放四声道磁带；也可以（在左、右两个尽头）播放两个声道的磁带；扬声器可在器乐演奏员的前面或后面，位置可以安排在大厅的两个对角；建议每个声道应该由多组扬声器播放，声音会比单一的扬声器柔和些。”①

在总谱中，作曲家用罗马数字对扬声器也按照方位的不同进行了标定：I 是左面的扬声器，I I 是在前面，III在右面，IV在后面；同时作曲家还借助一些特殊词汇来对声音的运动方位进行了形象化描述，如“Alternierend”表示声音播放在扬声器之间不断交替、“Rotation”表示声音在标出的速度中向右或左旋转等。

另外，斯托克豪森也是最早提出声音的多层次空间组合（The Multi-Layered Spatial Composition）[2]：它是指声音不仅要有方向上的变化，同时在距离远近上也要有对比变化。

斯托克豪森在《孔塔克特》及其他作品中使用的电子音乐空间标准，如四声道、音响布局、多层次声音空间等都为后来的作曲家提供了一个标准范式，为音乐空间的发展起到重要的推动作用。

3.弗朗索瓦·拜勒“Acousmonium系统”——确立电子音乐演出的空间范式

Acousmonium系统，又称扬声器乐队，是由法国电子音乐作曲家弗朗索瓦·拜勒于1974年为INA-GRM②设计推出的一款新的声音扩散系统。Acousmonium系统的空间设计和构成都要根据演出实际场地、具体曲目甚至观众的需求而做出不同的改进和变化。相比于其他的电子音乐音响装置，Acousmonium系统的技术配置要求非常简单，只要一个播放终端将电声信号输出到控制台，把相同的信号分散为多个音轨，并且逐一对应到分布在声场各个位置的扬声器，艺术家便可以在控音台上实现对整个声场的掌控[3]。以Acousmonium系统为代表的电子音乐时期更多使用一个通用的技术平台，即A c o u s m o n i u m 系统构成的多点投射的技术平台，至此，Acousmonium系统确立起电子音乐演出的空间范式。1998年，作曲家丹尼斯·杜佛特（Denis Dufour，1953-）创造性的使用两套Acousmonium系统共同演奏一部作品，两套系统分别负责作品中两种不同的声音细节（环境声和音色细节），两套系统更加明确地表现出声音空间的丰富性、多维性，将“经典电子音乐时期”的空间发展一步步推向顶峰。

（二）计算机音乐时期声音空间的发展

1.麦克斯·马修斯——开启了“数字化空间创作”的先河

1 9 5 7 年，计算机音乐之父麦克斯·马修斯借助IBM704计算机，使用机器汇编语言编写了人类史上第一个计算机音乐程序Music-I，名为《银色的天平》。这是一段由数字及编码组成的时长17秒的计算机音乐，并借助计算机合成出了三角波形，第一次使用计算机产生数字音频信号，为作曲家开辟了一种全新的数字化创作方式。

我们通常提到的“数字声音合成”是指使用数字描述来替代声音信号，并且使用计算机来处理这些数字，而这些数字就包含了声音信号的一系列创建、操作和重置，使用数字声音合成的方法合成声音比模拟方法更多变。此后，马修斯在Music-V程序的基础上开发了时下最流行的C Sound 和C Music，这是对计算机音乐及其数字化处理、创作影响最为广泛的程序。时至今日，计算机音乐作曲家最常用的作曲及空间处理、创作Max/Msp软件也是在此基础上发展而来。马修斯后来开发了3D无线指挥棒，这是任天堂、索尼以及微软开发的手势控制器的前身，这个设备由两根外观类似定音鼓槌的鼓棒组成，配有天线，用户可以像指挥那样挥动指挥棒，挥动的同时就可以在空间中控制以MIDI格式存储在电脑上播放的音乐的速度、音响动态和声响。

马修斯曾在1963年写道：“与传统演奏乐器相比，计算机作为音乐声音来源理论上没有任何局限性。”[4]对于任何曾经产生声音并试图用当时的模拟技术模拟声学乐器声音的人来说，这是一个大胆的主张，是他们的探索换来了迅速发展的数字技术的潜力。马修斯说，“限制计算机音乐发展主要是受到成本和人们心理声学知识的限制，而这些限制正在迅速消退。”事实证明，计算机成本的降低是一个远比增加听觉系统知识更容易处理的问题，也正是得益于马修斯在数字化处理的一系列探索，使得今天计算机音乐作曲家在计算机的帮助下在声音合成及声音空间处理上走得更远。

2.让·克洛德·里赛特“小号音调研究”——揭示了人耳对于声音感知的感性理解

让·克洛德·里赛特与麦克斯·马修斯和约翰·乔宁一起被认为是声音合成方面开创性的人物，他们从1964年开始在贝尔电话实验室进行扩展声学、心理声学理论的研究，他们选择使用计算机来分析真实的乐器音调，然后使用从分析中导出的物理描述来合成这些音调，最后将合成的音调与原始音调进行比较，作为衡量分析和判断合成成功与否的一种方法，这种方法在许多无法区分的合成音调与原始音调上取得了显著的成果。在这个过程中，里赛特通过音调过程的演变来对乐器的频谱做了一些有洞察力的观察，其中最突出的贡献是他对小号音调的研究。里赛特在一个音调的起音部分发现了小号的标志性音色：频谱的谐波振幅的演变在起音部分是快速的、复杂的，但却是循环往复的。作为音调的整体振幅，音调越高，其高次谐波③的数量也就越多。[5]然而，人耳对于这个模式是无法辨别的，因为根据格式塔心理学④的“共同命运法则”⑤，它是作为一个整体来听到的，在这个法则中，向同一方向移动的组成部分会被视为一个整体。然后，里赛特通过制定一种算法，在保留了小号声音信号中不可或缺的音色属性基础上，大大减少了有效模拟所需的数据：频谱的中心随着音调整体振幅的增加而会产生频率上移。

众所周知，在制作一个简单的小号音调中所需的物理复杂性是非常高的，里赛特对于声音感知相关特征的重要研究是一个里程碑，他的工作证明了听觉系统在某种程度上是有选择性的，而不是全部的，正因如此，他才可以在一个物理极其复杂的音调中鉴别出声源中小号标志性音色。而对于各种物理声学特性的声音的感性理解不仅对心理声学领域很重要，它在音乐创作、声音合成等新兴领域同样发挥至关重要的作用，由于计算机运算的限制以及傅里叶合成和数字信号处理的复杂性导致如果没有里赛特这项工作，计算机音乐的合成在数量和质量上都会大大降低。

3.约翰·乔宁——开启了“虚幻空间场景”的技术创新

乔宁在1964年使用斯坦福大学人工智能实验室的计算机系统创建了一个音乐程序，同年，他开始研究并于1966年提出了第一个广义声音定位算法，1967年，他发明了调频合成算法，并将此算法授权雅马哈公司，因此促成了电子乐器史上最成功的合成引擎。他早期的三部代表作品：《特莱纳斯》（Turenas，1972）、《纹》（Stria，1977）和《声音》（Phoné，1981）以独特的方式使用并验证了他自己的声音空间化定位和调频合成算法。而他最具代表性的人声与计算机的交互音乐作品《人声》（Voice，2005）是使用Max/Msp软件为女高音独唱和交互式计算机而作，验证了他对于“虚幻空间场景”的技术革新。

关于“虚幻空间场景”空间设计理念是以计算机为依托，借助Max/Msp等软件自行设计、搭建的个性化的技术平台。在技术环节上通过在声音合成、声音的传播与定位、人耳对于声音感知以及声音扩散系统四个方面对其“虚幻空间场景”的技术手段进行剖析，四个不同的技术方向综合起来就构成了“虚幻空间场景”这样的技术模式。这些技术模式总结起来说就是作曲家依托计算机平台，以算法为基础，借助声音合成、调频合成、混响、程序设计等技术手段，同时将听觉与视觉等人类感知系统联系起来创作出一个全新的电子音乐声音空间，并建立起独特的“虚幻空间场景”的空间理念。

乔宁通过自行搭建的技术平台完成了他对计算机与现场演出乐器（如女高音等）的同步、对声音空间及演出扩散系统的设计，由于个性化平台的应用，使得“虚幻空间场景”在其作品中有了更好的体现。

二、声音空间的构建——预置声音空间与数字化空间的对比

正如前文提到的经典电子音乐时期和计算机音乐时期由于各自所处不同时期、不同技术手段以及技术路线的不同导致了作曲家对于声音空间构建方式的不同处理手段。

总结来说，经典电子音乐时期主要采用预制声音空间的方法，这一时期的作曲家借助硬件效果器，或是在硬件效果器采样基础上预置合成的类似GRM TOOLS等软件来对作品的声音空间进行处理；而计算机音乐时期的作曲家则是在依托计算机平台基础上使用算法合成形成的数字化声音空间。经典电子音乐时期以对声音的修饰为目的，其声音空间是通过预制效果器来达到对电子音色及声学乐器的空间“润色”，而计算机音乐时期则是借助计算机算法向听众营造一个全新的聆听环境，以此来达到音乐表达的目的。两者的差异同时也是电子音乐与计算机音乐的对比：电子音乐更多的是强调声音的音色、品质，而计算机音乐更加强调声音的独特性、唯一性。

三、声音空间的扩散系统——固定模式与自动化的对比

经典电子音乐时期的扩散系统以Acousmonium系统为代表，初期的Acousmonium系统就已经由80只不同规格、型号的扬声器组成，最初使用磁带录音机进行现场声音的重放，扬声器的配置根据作曲家作品和审美的不同有较大差异，其声音扩散是通过一个或多个调音台串联，同时配合调音台控制推子实现。大量不同声场特性的扬声器通过一只推子对应一只扬声器的方式，或者也可设置为一个输入信号给到多个扬声器进行声音扩散控制，这种方法对作曲家的现场实时控制提出一定的要求。

该系统最显著的特点就是采用非对称的扬声器阵列，而其他同类系统更倾向于采用严格对称的布局，相比其他系统，Acousmonium具有更强的灵活性。该系统被运用于声音的多点投射，是目前应用最广、技术最为成熟的声音空间及扩散系统，至今仍被大量运用，法国INA-GRM的电子音乐现场演出一直使用这个系统，历届的北京国际电子音乐节的现场也常用这种声音扩散制式。

总结来说，经典电子音乐时期Acousmonium系统声音的扩散主要依赖于扬声器的数量及摆放位置以此来达到作曲家理想的空间化表演。这类音乐节目的演出扩声通常又被称作“现场扩声”，具体操作是对所有现场乐器经过拾音后，然后输入进调音台、效果器等制作工具来对被扩声源的音量平衡、音色、声像、声压级等进行重新合成。这种方式是对乐器演奏的彻底解构，并经过技术手段来重构的，这个方法即是我们常说的声音的多点投射，其声音的扩散对于听众所处的位置也要求较高：只有当听众处于所有扬声器的投射区域正中时，其才能达到作曲家要求的聆听效果，这显然对于电子音乐的发展带来了一定的限制；并且Acousmonium系统使用固定的声场、音响布局，一经作曲家设置好后，在演出现场不可改变。

计算机音乐作曲家对于声音的扩散设计是在此基础上削弱了扬声器对于听者位置的限制，正如前文所提到的：“虚幻空间场景理念”为后来所有“声音空间自动化”提供了一个核心框架，该理念通过设计出一个计算机程序，然后在一个虚幻的声音空间中控制合成声音的定位和运动，并通过控制声音信号的直达声与混响声在不同扬声器中的振幅分布，从而提供角度、位置及距离信息，并且同时通过引入多普勒频移来加强速度信息，最后借助数字化空间所制作的几何路径，创作出自动化的“声音扩散系统”。

四、小结：“经典电子音乐时期”与“计算机音乐时期”的对比

电子音乐经过近70年的发展，在空间表达上展现出了不同的创作手段和技巧，并形成了各自不同的流派，一方面体现在声音空间的声学理论研究层面，如“均等四声道”“虚幻空间场景”等空间理论；另一方面是在演出形式上有了突破性变革，如“Acousmonium”扬声器系统在全世界的广泛应用以及基于Max/Msp计算机平台的个性化表达方式的普及。

本文通过阐述经典电子音乐时期和计算机音乐时期代表作曲家在创作手段、理念等方面的对比：笔者用图例表示以往以“Acousmonium系统”为代表的经典电子音乐时期与基于算法的“虚幻空间场景”为代表的计算机音乐时期的差异，也可以称作经典形式与个性化形式的对比（见图示）：

两种不同的空间处理手段主要体现在：经典电子音乐时期主要依托固定位置的现场扬声器的摆放构成多个音响层次，以此形成声音的多点投射，同时将音响空间划分出不同的区域，给听众带来多维度的聆听感受；而计算机音乐时期是依托计算机平台，借助算法、合成等技术由作曲家自主搭建的个性化平台，经程序设计后为听众带来“360度的空间”沉浸式体验。

经典电子音乐时期从最初的舍费尔“空间化投射”到斯托克豪森“均等四声道”再到拜勒“Acousmonium系统”一步步趋于成熟、完美，且在空间细节上发展到极致。计算机音乐时期则是在吸取经典电子音乐时期“声音空间”理念的基础上由最初的马修斯使用计算机平台进行声音空间创作，再到里赛特通过声音合成模拟人耳感知听觉再到乔宁“虚幻空间场景”一步步将声音空间的数字化模拟发挥到极致；另一方面通过对声音传播以及人耳感知等方面的研究，将声音空间的扩散变成一种听众全方位感知的听觉体验。两个不同阶段的音乐空间处理展示出每个时期的独特性和个性化，每个时期不同的音乐性值得我们进行深入研究，同时每个时期的操作技术手段也向我们展示了不同的艺术审美、表现风格和艺术价值。

电子音乐自第一部作品创作以来已经构成了一个较为丰富的预置及现场演出的声音空间，几十年来作曲家的创作理念一直在不段创新，他们试图创作各种声音，制作出更多可能性，但是这些声音大多是建立在对自然声的改变及推想的基础之上，无法用原声乐器或电子模拟乐器来实现，其“声音空间理念”始终是以硬件效果器为基础的对声音空间进行的修饰和美化。计算机音乐作曲家的创作突破了以往磁带音乐、电子声学音乐时期使用固定混响算法，使电子音乐在音响空间的构成上更加丰富多样，在艺术表达层面增加了更为广阔的想象空间以及提供了更多艺术实践的可能性。计算机音乐作曲家通过作品向我们展示了新颖独特的艺术审美和表现风格，其复杂的操作技术手段展示出技术创新对于艺术创新的重要性、前提性，他们对作品音乐空间的处理展现出较强的独特性和个性化，但其音乐性较经典电子音乐时期而言略显不足，前者更加注重声音的美感而后者更加注重声音的原创性，两种不同时期的创作理念与艺术表现形式各自不同，却又紧密联系。

本文通过追述电子音乐声音空间模式的发展历史，总结出两条不同的发展道路，通过对比分析两条道路各自的技术手段和音乐性来向大众深化不同技术路线所带来的不同风格的艺术审美和艺术特色。艺术的生命在于创新和与时俱进，而艺术的目的不仅是作品表面的光鲜和时尚，更是为了丰富和深化艺术的表现力，实现在理念创新、技术创新的基础上审美层次的提升和超越。

注释：

①引自德国斯托克豪森《孔塔科特》演奏总谱说明。

②INA-GRM：全称法国国家视听研究院-电子音乐中心（the National Au diovisual In stitute-the Fren ch Gro upe de Recherche de Musique Concrète）后改名为GRM，由皮埃尔·舍费尔于1948年创立。

③对于任意一复合周期振动函数y（T）按傅氏级数分解表示为：第一项称均值或直流分量，第二项为基波或基本振动，第三项称二次谐波，依此类推或把二次谐波以后的统称为高次谐波。

④格式塔心理学（gestalt psych ology），又叫完形心理学，是西方现代心理学的主要学派之一。其主张研究直接经验（即意识）和行为，强调经验和行为的整体性，认为整体不等于并且大于部分之和，主张以整体的动力结构观来研究心理现象，该学派的创始人是韦特海默。

⑤共同命运法则（law o f commo n f ate）是指在其他条件相同时，朝同一方运动和具有相同速度的元素会被组织在一起。