科學(xué)家在超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行樂(lè)器的超現(xiàn)實(shí)模擬,創(chuàng)造出逼真的數(shù)字音樂(lè)
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2016 年,當(dāng)意大利音樂(lè)家和作曲家加迪 · 沙遜(Gadi Sassoon)在米蘭的一場(chǎng)搖滾音樂(lè)會(huì)后臺(tái)遇到米歇爾 · 杜切斯基(Michele Ducceschi)時(shí),他還沒有用 " 龍之火 " 吹奏小號(hào),或者用 " 細(xì)若針尖的手指 " 彈奏吉他的想法。
當(dāng)時(shí),沙遜只是被杜切斯基和其同事們重新創(chuàng)造的古典樂(lè)器的聲音所震撼。
" 當(dāng)我第一次聽到它的時(shí)候,我簡(jiǎn)直不敢相信自己的耳朵。我不敢相信這些聲音是由電腦發(fā)出的," 沙遜說(shuō)。" 這完全是開創(chuàng)性的、更高層次的東西。"
沙遜聽到的是蘇格蘭愛丁堡大學(xué)一個(gè)獨(dú)特項(xiàng)目的早期結(jié)果,而杜切斯基當(dāng)時(shí)是那里的一名研究員。
下一代聲音合成團(tuán)隊(duì)(Next Generation Sound Synthesis,簡(jiǎn)稱 NESS 團(tuán)隊(duì)),召集了數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家,通過(guò)在超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行小號(hào)、吉他、小提琴等樂(lè)器的超級(jí)現(xiàn)實(shí)模擬,創(chuàng)造出了有史以來(lái)最逼真的數(shù)字音樂(lè)。
沙遜為之著迷,開始同時(shí)在管弦樂(lè)和數(shù)字音樂(lè)上努力,試圖融合兩者。他成為了 NESS 的常駐作曲家。在接下來(lái)的幾年里,他在米蘭和愛丁堡之間來(lái)回穿梭。
(來(lái)源:《麻省理工科技評(píng)論》)
這是一個(gè)陡峭的學(xué)習(xí)曲線。" 我想說(shuō),其實(shí)我第一年只是在學(xué)習(xí)。他們對(duì)我很有耐心," 沙遜說(shuō)。
但學(xué)習(xí)是有回報(bào)的。2020 年底,沙遜發(fā)布了《多元宇宙》,這張專輯是用他在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里,經(jīng)過(guò)許多個(gè)漫漫長(zhǎng)夜創(chuàng)作出來(lái)的,里面的聲音都是由計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的。
自從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以來(lái),電腦就一直在創(chuàng)作音樂(lè)。" 聲音早于圖形的出現(xiàn),"NESS 項(xiàng)目的首席研究員斯特凡 · 畢爾巴鄂()說(shuō)。" 所以,聲音其實(shí)是電腦上的第一個(gè)藝術(shù)活動(dòng)。"
但對(duì)于像沙遜這樣苛刻的音樂(lè)家來(lái)說(shuō),計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的聲音和物理空間中聲學(xué)儀器發(fā)出的聲音之間總是存在著鴻溝。
彌補(bǔ)這種差距的方法之一是重新創(chuàng)造物理學(xué),模擬真實(shí)材料產(chǎn)生的振動(dòng)。
NESS 團(tuán)隊(duì)沒有取樣任何實(shí)際的樂(lè)器。相反,他們開發(fā)了一種軟件,可以模擬虛擬樂(lè)器的精確物理特性,跟蹤空氣通過(guò)不同直徑和長(zhǎng)度的管時(shí)氣壓的變化,吉他弦被撥動(dòng)時(shí)的精確運(yùn)動(dòng),或弓在小提琴上的摩擦。
他們甚至模擬了演奏虛擬樂(lè)器的虛擬房間內(nèi)的氣壓,精確到每平方厘米。
用這種方式解決這個(gè)問(wèn)題,可以讓他們捕捉到其他方法所忽略的細(xì)微差別。例如,他們可以通過(guò)將氣門只按住一部分方式,重新創(chuàng)造銅管樂(lè)器的聲音,這是爵士音樂(lè)家用來(lái)吹出特定聲音的高階技術(shù)。
畢爾巴鄂說(shuō):" 你還會(huì)得到大量奇怪的東西,用其他方法則幾乎不可能得到。"
沙遜是被 NESS 團(tuán)隊(duì)邀請(qǐng)?bào)w驗(yàn)正在建造的系統(tǒng)的 10 名音樂(lè)家之一。沒過(guò)多久,他們就開始修改代碼,擴(kuò)展了可能的界限:需要多只手才能演奏的小號(hào),有 300 個(gè)相互連接部件的爵士鼓。
沙遜說(shuō):" 一開始,NESS 團(tuán)隊(duì)吃了一驚。他們花了數(shù)年時(shí)間制作史上最真實(shí)的虛擬樂(lè)器,而這些音樂(lè)家甚至沒有正確地使用它們。"畢爾巴鄂認(rèn)為,這些結(jié)果往往聽起來(lái)很糟糕。
沙遜和其他人一樣玩得很開心,他創(chuàng)造了一個(gè)一英里長(zhǎng)的喇叭,然后用大量加熱到 1000 開爾文的空氣吹奏它——這是可以媲美 " 龍之火 " 的溫度。
他在《多元宇宙》專輯中使用了這種樂(lè)器,但沙遜很快就對(duì)更微妙的不可能性更感興趣了。
通過(guò)調(diào)整模擬中的變量,他能夠改變控制能量損失的物理規(guī)則,甚至創(chuàng)造出我們宇宙中不存在的(物理)條件。
在這個(gè)異次元里,他可以用細(xì)若針尖的手彈吉他而幾乎不碰指板,這樣可以使琴弦振動(dòng)而不失去能量。" 你會(huì)得到永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束的和弦," 他說(shuō)。
NESS 開發(fā)的軟件還在不斷改進(jìn)。在愛丁堡大學(xué)并行計(jì)算中心的超算 Archer 的幫助下,他們的算法得以加速運(yùn)行。
杜切斯基、畢爾巴鄂等人已經(jīng)成立了一家名為 Physical Audio 的初創(chuàng)公司,該公司銷售在筆記本電腦上運(yùn)行的插件。
沙遜認(rèn)為,這種新一代的數(shù)字聲音將改變音樂(lè)的未來(lái)。但他也承認(rèn),這會(huì)帶來(lái)的一個(gè)缺點(diǎn):學(xué)習(xí)演奏物理樂(lè)器的人會(huì)越來(lái)越少。
但另一方面,電腦可能會(huì)開始聽起來(lái)更像真正的音樂(lè)家,或者一些完全不同的東西。" 這是一種力量,它開啟了新的創(chuàng)造力。"