以马努里的《木星》（1987）为例看其交互音乐的样式

班文林

引 言

1987 年，为了使用IRCAM（Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique）的4X①4X 实时系统（Sogitec 4X system）的简称。1976 年开发的数字声音处理器的最终版本，是用计算机数字处理模仿模拟合成器电路所具备的变频处理等功能而设计的硬件机器。皮埃尔·布列兹（Pierre Boulez）的现场电子音乐作品《应答曲》（Répons，1981）,是为了向世人展示4X 而作的首部作品。机器创作传统乐器与实时信号处理的交互音乐，米勒·帕凯特（Miller Puckette）为作曲家菲利普·马努里（Philippe Manoury）开发了可视化图形编程语言Max。正供职于IRCAM 的马努里使用这套软硬件创作了第一部交互音乐作品《木星》（Jupiter），开启了交互音乐的历史篇章。彼时，IRCAM 正处于实时DSP（数字信号处理的简称）系统开发的第二阶段②笔者曾于2010 年采访Cort Lippe（考特·里皮），并依据采访内容总结出IRCAM 实时DSP 系统开发的4 个阶段：第一阶段为迷你计算机DEC PDP 系列与4A、4B、4C 机器的结合使用（microcode 语言）；第二阶段进化为迷你计算机与4X 数字合成器结合使用；第三阶段为NeXT 计算机与ISPW 结合使用，可实时处理音频信号；第四阶段为苹果电脑与Max/MSP 编程语言结合使用阶段。，是软硬件集成的最大规模时期。此后，作曲家又进行了不同尝试，一共创作了四部作品，俗称“四部作”。2017 年，北京国际电子音乐节上演了马努里“四部作”之一的钢琴与计算机交互作品——《冥王星》（Pluton，1988），演奏时长45 分钟，听者却仍觉意犹未尽。不论从音乐创作技法角度还是从交互技术角度，中国目前尚未有能够超越其四部作的作品出现。本文着力于解析其交互技术样式，梳理交互音乐发展过程中的一种创作形式和理念。

马努里所指的“交互”是让机器理解作曲家和演奏者，Max 的用途正在于此。4X 机器是数字信号算法处理系统，体积庞大，与Max 编程语言结合使用，这个时期主要用于实现乐谱跟踪。这样的系统使计算机可以识别演奏家演奏的当前音符，作为算法输出的依据，也可以让作曲家实现对乐曲的全盘控制。马努里正是使用了乐谱跟踪系统实现了真正意义上的交互音乐。诚然，对于现今而言，这并非唯一途径。

作品《木星》完成于1991 年，使用了一只通过识别演奏者指法判断音高的MIDI-Flute①在传统乐器长笛上安装一个可以识别演奏者指位的装置，并将其转换为MIDI 音高信息。，与计算机进行信息交互。MIDI-Flute 的发明者拉里·博勒加德（Larry Beauregard）在作品完成之前不幸去世，为了纪念他，马努里在作品封面注明该曲献给博勒加德。此外，参加这项工作的还有考特·里皮、麦克·巴蒂尔（Marc Battier）和奥利维尔·科奇林（Olivier Koechlin）。

本文获得的《木星》乐谱和音频资料来自1992 年的演出版本，该版本使用的是更具有包容性的Max／FTS 编程语言，与之前只能解读传输MIDI 信息不同，这个版本已经可以实时处理数字音频信息。因此，也不再需要MIDI-Flute，而是直接使用传统的长笛进行演奏。之后的《木星》与IRCAM实时DSP 系统开发的阶段相呼应，不断升级系统配置，先后出现了用ISPW（IRCAM Signal Processing Workstation）②ISPW 与庞大的4X 系统相比，体积非常小，可以直接安装到NeXT 计算机主机内部。替代4X 的版本、Max／MSP 编程语言版本、jMax 编程语言版本和Pure Data 编程语言（简称PD）版本。版本迭代的时间横跨20 多年，在此期间发生的形制转换和技术开发使计算机的声音质量得到了提升，但作品本身在1991 年已经定稿。

一、《木星》的乐谱

（一）虚拟乐谱

马努里为交互音乐发明了一种记谱方式——“虚拟乐谱”。电子音乐部分与乐器部分的关联使用一套带圈数字标记（谱例1）。数字对应的音符是计算机发出激活信息的位置，也就是计算机作出反馈要进行交互的地方。而计算机内部由事先被输入的乐器演奏乐谱，以供计算机找到演奏者正在演奏的位置。

由于电子音乐还未有记谱法，虚拟乐谱无法为听众提供乐曲的全貌。但即便如此，也可以让演奏者和计算机监控者及时找到对方演奏的位置，以便互相倾听，在系统突发停顿时可以手动接续。

（二）乐曲结构

《木星》的演奏时长大约30 分钟，一般认为由13 个段落（section）构成，另有研究者们声称还有一个隐藏的段落，如图1 所示，奥迪亚尔（Odiard）将乐曲分为14 个段落。

图1 《木星》乐曲结构图② 图片参考Patrick Odiard, “De la confrontation à la conjonction: a propos de Sonus ex machina”in Philippe Manoury, Compositeurs d'aujourd'hui（Paris: Editions IRCAM-Centre Georges-Pompidou），p.54.

谱例1 《木星》乐谱首页截选① 文中所有乐谱来源参见https://dokumen.tips/documents/philippe-manoury-jupiter.html?page=1，访问日期：2022 年11 月15 日。

该作品为古典协奏曲曲式，并在此基础上进行了扩展和创新，展示了管弦乐配器的多种可能，这样的实践往往可以激发频谱乐派作曲家的创新思维。根据帕凯特的描述，该作品的形式产生于1987 年版本中使用的4X 系统。每个程序都必须连续、实时地加载到机器上，因此当长笛演奏者独奏时，技术人员会加载下一个程序。这意味着马努里必须在这种配置下作曲。为了适应这样的配置方式，马努里在创作时，有意识地为作品进行了整体对称结构的设计，3 个段落之中至少有1 个是对称的。另外，最开始的段落与最后的段落是对称的，与第4 个段落也是对称的关系。相互呈现对称关系的段落可分为以下几种类型：（1）分别对旋律动机（initial cell）的精致化；（2）检测（detection）或插补（interpolation）；（3）复数的固定音型（ostinato）；（4）频谱包络（spectral envelope）层面。从这4 个方面，计算机进行变化和生成应答。这些处理方法内含马努里典型的算法作曲技法。

（三）乐曲动机

《木星》的乐谱是手写的，约有32 页。实际上，演奏与声音关系的某些方面很难用软件或人工记谱，也很难记录音色、交互和形式关系的性质。在这首乐曲中，长笛与计算机的电子声音之间的音色关系变化很大。例如，在某些情况下，计算机的音色非常接近长笛的音色，而在另一些情况下，电子音色似乎与长笛完全无关。长笛与计算机管弦乐队的协奏表现为交替出现独奏与合奏部分之间的关系，其创作背景与传统协奏曲形式一样具有强烈的关联性。在传统协奏曲中，独奏与乐队之间的交替关系为这种形式提供了强有力的关系，并强化了计算机作为乐队的角色。

谱例2 截自谱例1，为《木星》开始的动机。谱例3 是音高与名字拼写的关联图。该旋律动机来源于“Larry Beaurgard”名字的拼写，在作品的第1、第4、第13 段均有所使用。从谱例2 可见，该乐谱顶端的主题动机是以独奏方式呈现，并细致标注了演奏技法、力度变化等信息。在谱例1 中可以看到，从第2 段开始增加了计算机控制的4X 声部，针对4X 的响度也进行了必要的规定，例如从-20dB 进入。①、②等带圈的数字如前所述，表示4X 何时被激活，配合长笛演奏（使用长笛的音高作为激励）。例如，从标注①的位置来看，当长笛吹出一个C 的长音时，该音会触发4X 产生一个预先编程的音。此外，即使相同音高的C 音触发了4X，所产生的相应结果可能不同，这表明音高仅仅是一个触发器，而4X 背后是一套算法，而非一段预置音频。

谱例2 《木星》开始部分

另外，电子声音是按照长笛声部的时间线进行记谱的，计算机并不是对所有音符都有反应，而是对作曲家制定的音符有反应。在乐曲的第一段落中，激励音高多被设置为#C 音和G 音，从这些设置也可看出其交互的复杂程度。4X 部分几乎使用了近似图形乐谱的记谱法，而长笛部分则侧重于使用传统记谱法，这样可以显示出大致的音乐结构。有时，乐谱上仅标注了4X 的激励音，没有对4X 进行任何记谱行为，这意味着长笛演奏者不必担心计算机会在一定程度上实时生成音符，这相当于在合奏中以长笛为主导，计算机的电子音由合成算法激活，呈现出流畅且剧烈变化的合奏特点。

（四）通过虚拟乐谱看马努里对偶然性的思考

马努里是经过严格古典音乐作曲训练的作曲家，对计算机的死板和随机这类缺乏智能的演奏是不能认同的。他很早就对电子音乐有着极大的兴趣，受到卡尔海因兹·斯托克豪森（Karlheinz Stockhausen）及布列兹等人的影响，认为现场电子音乐形式是比较适合的展现方式。但与前辈有所不同的是，马努里想要对计算机生成的声音作细致入微的控制，而又不能简单地接受预置音频和变频音效。随着研究的逐渐深入，马努里及其团队考察出一套以乐谱跟踪技术为主要特征的“交互音乐” 系统。

马努里关于偶然性的想法与古典音乐的二次创作有共通之处，即在演奏时所发生的（对作曲家而言）不可控因素，这也是马努里使用实时控制的一个重要原因。2007 年，马努里针对自己的作曲过程做了如下描述：“通过作曲化思考被创作出来的音乐过于复杂，不可能是即兴演奏的结果。古典音乐的作曲就是不断重复思考，再检讨、修改、重写的过程。”①中文为笔者翻译，原文见Philippe Manoury, “Considérations （toujours actuelles） sur l'état de la musique en temps reel,” in L'étincelle#3（Paris:Ircam-Centre Pompidou,2007）,p.5.特别是构造复杂的音乐，不可能通过即兴而创作，因为一边演奏一边思考设计音乐从时间上讲是没有办法完成的。而且，创作音乐的顺序不一定是演奏的顺序。即兴演奏是一种有个性的现场表演，与作曲活动完全不同。

计算机总是刻板执行命令，产生出固定的结果。在乐谱跟踪系统的初期，高识别系统对演奏者的音准度要求很高，并且只能作出固定的响应。但是，人类的演奏或者演唱并不会像机器一样准确且一成不变，这就要求计算机默认一定范围内的音高为某音，才能预测出正在演奏乐谱的哪一部分。这样的一个音高范围也可以为计算机带来多种响应的可能，增加计算机输出的随机性。因为这个“幅度”，刻板的计算机也可以增加声音生成的自由度，而这种自由度就是马努里所称的“偶然性”。因此，所谓的即兴音乐，在马努里的作品中并不存在，存在的是计算机算法里面的随机性和演出过程中的偶然性。

二、《木星》的系统集成

1996 年，马努里对计算机系统进行了最后一次版本更新，此后帕凯特将其置换为PD 编程语言版本，汤姆·梅斯（Tom Mays）, 赖斯·斯塔克（Les Stuck）与谢尔盖·勒莫顿（Serge Le Mouton）等人在帕凯特的基础上对其进行了增加和改订。

（一） 程序界面

本文进行分析所使用的程序是2011 年的PD 编程语言版本。由一台Mac 搭载PD 程序即可代替当初大约1 吨重的机器，且声音的采样率更高。所有控制器都集中在一个界面内，比较简洁，如图2 所示。

图2 基于PD 编程语言的系统操作界面② 图2—图4 参见网址http://crca.ucsd.edu/～msp/pdrp/latest/，访问日期：2022 年11 月15 日。

图2 中的“sequencer”是音序器部分，使用了一个单独的控制界面，默认需要勾选音符跟踪系统的3 个选项（例如单击toggle 后中间显示为叉，意思是开；中间空白意思是关）。程序下方的“section-start”上面的“0”按钮是初始默认值，用鼠标单击信息“1”时，系统启动，音符跟踪系统进入待机状态，等待音频信号的输入。音频信号通过麦克风拾取，然后进入该程序。2012 年前后，该系统在每次现场演出时仍然会有5%的几率不能正确识别分析音频信号，需要人工手动单击相应的节信息（section）使系统恢复响应。2017 年，程序设计者米勒·帕凯特在北京国际电子音乐节上带来该作品，演奏过程中仍出现了系统暂停响应的情况。此外，音序器部分中的“MASTER-IN”和“MASTER-OUT”左侧数字框中的数值可以调整，其设置范围是-99～164。但是如果数值超过100，就会发出警告，此时可以使用静音（mute）开关（toggle），将主输出增益切换到0 或从0 开始。虽然输出数值可达到164，但创作者认为数值超过100 后，对于一般的音乐厅来讲音量过大。

程序界面上开头为“pd”的都是子程序，每一个子程序都有特定的功能，例如音高跟踪、乐谱跟踪、合成或播放采样等。《木星》中的各个程序如同管弦乐队中的乐手，既可以“倾听”，也可以“演奏”，与长笛演奏者进行合奏。长笛演奏者的大部分时间还同时扮演着指挥的角色，如同传统的管弦乐队一样。该作品中使用的数字设备被分为几个特殊的“器乐部分”，由采样器、合成器和信号处理器组成。在采样器中有4种类型短小的采样素材，分别是普通长笛的声音和吐音、钹的敲击声、钢琴和弦以及钹的合成音色。

（二）关于子程序“play”

除了图2 程序控制界面所显示的30 多个子程序以外，在子程序的内部仍然有众多的子程序，本文无意解说PD 程序的全构造，只举例分析一个名为“explode”的上层子程序及名为“play”的深层子程序。在“play”子程序下，没有更多的子程序。

PD 程序的处理部分实现了多通道MIDI 录音或播放，即名为“explode”的子程序（图3），而图4“play”子程序中的循环播放（playback loop）显示了这种插值的一个子过程。“Explode”的子程序使用[route]对象命令分析第一个输入端口[inlet]的录音、开始、下一个、停止、浮点数、列表信息。录音与开始用于控制开启关闭录音（信息0 或1），开始还用于激活“play”子程序，传输列表等。此外“explode”的子程序还用于接收长笛的音高、力度、时值以及通道信息。“explode”的子程序接收到开始（start）信息后激活“play”子程序，停止（stop）信息则关掉循环播放（playback on/off）。《木星》的程序通过广泛的PD 通信机制工作，“循环播放”也不例外，“play”子程序的主要功能是增加输入音高的数量。“play”子程序接收来自[explode～]对象命令的音高，并将其记录为可重复的材料。另一个类似的用途是生成一个介于 0 和 1 之间的浮点数，由一系列插值控制补丁用于控制重放之间的插值。

图4 名为“play”的深层子程序

这些子程序主要服务于乐谱跟踪系统。当长笛演奏者吹奏一个音符时，音高跟踪算法会尽快确定其音高。然后，跟谱算法会将该音高编号与跟事先输入的乐谱中的音高列表关联起来。某些音高事件会触发提示，而其他事件则会被简单地计算和记录。

（三） 关于交互系统中计算机生成的策略

在《木星》的系统中，为了避免长笛与计算机之间产生单调的关系，基本解决办法有4 种。它们分别是时间扩展（TX）、节奏激活（RA）、声音扩展（SX）及和声扩展（HX）。

1.时间扩展：原文为temporal extension （TX），指长笛旋律线的声音在计算机内被扩展，以产生一个较慢的节奏层。 这是通过在混响器中运行长笛声音来实现的。

2.节奏激活：原文为rhythmic activation （RA），指在计算机中的音序器部分可以创建对正常长笛旋律线的节奏响应。 这一点很独特，合成的和采样的声音都可以使用。

3.声音扩展：原文为sonic extension （SX），指计算机可以转换或对比长笛的声音或呈现其音色。例如，相位和噪音调制器不作用于时间和分音，但可以放大音色。

4.和声扩展：原文为harmonic extension （HX），指计算机通过与长笛的旋律线进行对比，产生一个新的音高。该方法是通过使用泛音和频率移动来实现的，这也在一定程度上影响了音色。

这些方法很少独立使用，而是经常结合起来，形成一种灵活的关系，并贯穿作品始终。 例如，泛音可以被移位合成，同时激活节奏等。从这4 个策略可以看出其目的主要是为了避免长笛与计算机之间的静态关系。被特定音高激活的系统在计算机内创造出不同程度的独立时间和事件，而不总是表现为计算机对演奏者的演奏材料做出应答，是对布列兹《应答曲》的一种“升级”表达。

三、系统工作流程

根据乐谱和程序可知长笛与计算机的关系比较简单，计算机演奏部分以长笛演奏的旋律线条为线索和激励，非常频繁地进行交互。通过采集长笛的演奏信息，可以给计算机输入MIDI 信号或者音频信号。当输入音频信号时，计算机的“音高捕捉（pitch track）”功能会将音频的音高信息转换成对应的MIDI音高信息，与计算机内部的“乐谱”进行比对，对需要作为激活信号的音高过滤到“qlist”当中，激励计算机进行实时处理。对于简单的效果器添加，音频信号或MIDI 信号可以直接与计算机处理系统相关联。图5 显示了音高捕捉、乐谱跟踪以及声音合成控制、处理之间的关系。

图5 基于音高跟踪系统的工作流程图

（一）乐谱跟踪系统的意义

传统音乐理论有音高、时值、音色的基本概念，同时通过和声、曲式、复调、配器等进行分析解读。计算机的工作方式最好与作曲家所使用的上述音乐基本概念及音乐分析解读方式保持一致。只有开发出一种可以实现音乐性的技术，才会被大家公认为是具有优势的。能根据音乐文化、美学和哲学创作的音乐，将比计算机音乐早期靠直觉创作的、几乎没有控制的音乐更有价值，因为后者依靠的是随机性、无从预判的结果和无法复制的实验性想法。

计算机通过识别音响本身，把音高信息转换为MIDI 信息（Pitch-to-MIDI），用于交互音乐的创作样式被认为是最合适的手法。这种手法可以让作曲家为传统乐器和计算机进行作曲，保留上述传统音乐理论。因此，乐谱跟踪系统显得尤为重要，但是IRCAM 尚未对外开放该技术，只是每年邀请约12 位艺术家前往IRCAM 进行创作，并由专门的技术人员辅助。

最早提出乐谱跟踪技术的是巴里·维可（Barry Vercoe）和罗杰·丹恩伯格（Roger Dannenburg），其论文公讲于1984 年的ICMC（International Computer Music Conference）学术会议。1987 年，在IRCAM 的马努里和帕凯特采用了这一想法，开始进行作品创作和程序编写。与此同时，帕凯特的可视化编程语言Max 也成功设计出来，使得作曲家不需要学习代码就可以进行编程，乐谱跟踪系统在Max 编程语言的平台上得以实现。

乐谱是音乐的基础，在处理过程中要测量乐谱中每一个相应的时刻，使程序化的过程同步化，并允许作曲家控制作品的每一个细节。乐谱跟踪系统需事先将乐谱按照规定的格式输入计算机，计算机内部有可以实时检测音高的系统，检测音高的同时与乐谱相对照，对演奏家正在演奏的位置进行追踪，根据作曲家的设计在特定的点上激活计算机交互程序。

乐谱跟踪技术是将多个数据整理在一起的模式识别技术，IRCAM 专注于这项技术开发和完善，近年还实现了节奏追踪，用以改善乐谱跟踪的正确率和加强系统的稳定性。音乐参数在音高跟踪、带域限制包络跟踪及FFT 频谱分析3 个领域被分析和提取。在频率领域中，使用音高跟踪来提供更多的音高稳定性（音高跟踪器）。为了提取弯音信息、滑音、音阶式滑音、颤音和震音等连续的动态振幅，由带域限制包络跟踪器进行分析，衔接检测可以识别管乐器中的颤音和顿音。而在第3 个领域中，可以通过FFT、分析FFT 分析、音高跟踪、滤波来跟踪和解读声音中频谱成分的连续变化。结合这些分析的高水平检测是通过输出一个反映输入信号中发现的微妙变化的控制信号来提供的。与早期的乐谱跟踪相比，目前乐谱跟踪的一个发展情况是，能够根据不同音乐家的个人表演特点进行微调，这使表演者能够很容易地感觉到自身的个性表演被计算机所解释。

（二）演奏者与计算机的交互关系

在2011 年笔者采访马努里的时候，就计算机与演奏者的关系提出了相关疑问。马努里表示，在演奏过程中无疑是长笛演奏者起着指挥的作用。简单总结而言，其作用如同弦乐四重奏中的小提琴。

长笛具有演奏主旋律的主导权，而“数字交响”（计算机生成部分）是计算机追踪长笛音高根据预置乐谱进行实时生成的。因此，长笛演奏者在演奏的同时也要听取计算机的输出音频，判断乐句演奏的时机。同时，因为计算机的输出具有一定的自由度和多样性，并非严格按照“乐谱”行事，对长笛的演奏也有很大的影响。早期交互音乐演奏的过程中，演奏者不能进行倾听是不合理的、错误的。

考特·里皮认为，《木星》时代的乐谱跟踪系统是演奏者与机器之间的一种“静”的关系。总是由演奏者的演奏激励计算机反馈，是一种类似“呼叫与应答”的关系，所以长笛与计算机进行交替演奏。可以说，《木星》是第一部采用了乐谱跟踪系统的交互音乐，将演奏者从预制磁带的伴奏里解脱出来，是一部习作。

乐器与计算机之间仅靠音高信息相联系，是那个时代的技术特征。在其后来创作的钢琴与计算机交互作品《冥王星》中，计算机对拾取到的钢琴乐音进行了音高跟踪，这个技术特征标志着真正的交互音乐开端。尽管从目前来看，《冥王星》才更能称得上是真正的交互音乐，但是《木星》仍然具有划时代的意义。

结 论

通过本论文可以明确，马努里一贯以严谨的作曲家态度对待电子声音与西洋乐器的交互。电子声音与真实的乐器音相结合的时候，使用预置音频方式很难将自然发声原理的声音与人造的电子声音融合。此外，对演奏家而言，固定的音频是一种桎梏，限制了对音乐二度创作的自由。

马努里认为：“合成的音乐如果不能超越传统音乐就没有存在的意义。”①Philippe Manoury，“Considérations （toujours actuelles） sur l’état de lamusique en temps reel”，p.7.笔者的理解是：在传统音乐里所不可能达到的表现张力、新的音响效果融合以及扩展等，在多层次时间与空间里运用的方法才是交互音乐存在的意义。笔者认为，较为理想的交互音乐样式应该具有如下特征：首先，实时将乐器音拾取到计算机内部进行分析解析；其次，解析的目的之一是调用程序实时生成应答，解析的目的之二是让机器识别当前演奏位置，以便更有效、更准确地实现作曲家的意图；最后，使用乐器音作为生成的基本材料，以保持乐器的演奏与电子声音的输出，在声音层面上能够更好地相互融合。

电子音乐与传统器乐音乐的基础表现方法以及历史意义有所不同，也拥有独自的语言表达。电子音乐语言的多样性使其目前无法被归类总结，尽管各类音乐风格类型都尽量尝试着做归类整理，但目前拥有的也只是冰山一角。其中的交互音乐更是尝试将两个不同“世界”的声音进行融合，从20 世纪80 年代至今仍在不断探索完善。乐谱跟踪系统也是IRCAM 的一项重要技术，对交互音乐艺术样式的发展起到重要的示范作用，时至今日，乐谱跟踪系统尚未公开，作曲家们若想使用该系统，仍需要来到IRCAM才能获得技术辅助。