陳以聖■譯 / 原載：κrazian
自然界的樂器(也就是利用真實世界的物質來發出聲響的樂器，例如金屬或木頭)，多半會同時發出多種頻率能量，這是內在分子結構的振動方式造成的。假使我發明一種新樂器，與大家所知道的自然樂器都不相同：它只發出單一的頻率能量，我們姑且稱它作「發聲器」好了(因為它可以發出特定頻率的聲音)。將一組這樣的新樂器排列起來，並個別設定其頻率，一一對應到某樂器的某一個音的泛音列。比方說，令它們發出110、220、330、440、550與660Hz頻率的聲音。這麼一來，聽到的人就會以為是「真的」樂器所發出的110Hz的音。更進一步，我還可以將各新樂器的音量，按照某樂器的泛音列組成調好(譯按：也就是不只頻率組合相同，還要能模擬該樂器泛音列的音量分布比例)。這時，要發出單簧管的聲音，還是長笛，或是任何想要模仿的樂器，就都不是問題了。
上述的「堆疊和成法」(additive synthesis)，是將聲音的各個成分疊加起來，以產生「合成版」樂器音色的一種方式。像教堂裡常見的那種管風琴，很多都有這樣的功能，可以隨意把玩。大部分的管風琴，在按下一個鍵時(或採下一個踏板時)，會沿著金屬管子爆送出一股風。管風琴是由數百根大小不一的管子所組成，每根管子依其長短，在空氣衝過時，發出一個不同的音高。可以把它想像成是一個機械式的長笛，只差在空氣不是人吹的，而是由電動馬達供應的。我們所認識的教堂管風琴的獨特音色，和其他的樂器一樣，都是源自於其不同頻率能量的特殊分布。每一根管子都會產生一個泛音列，在按下管風琴的一個鍵時，其實爆送的空氣是同時穿過一組管子，因此聲音才能夠那麼豐富。這一組管子，除了發出基頻音的那根，其他的附屬管子發出的都是基頻的倍數，或接近。
管風琴樂師通常可以用推拉鈕或拉桿，引導空氣的輸送，以控制哪些附屬管子要發出聲音。一個厲害的管風琴樂師，由於知道單簧管的泛音列能量多集中在奇倍數諧音頻率上，因此，他能夠操控拉桿，仿照單簧管的泛音列，創造出模擬的效果。這邊來點220Hz，那邊加點330Hz，再放一塊440Hz，最後丟進一大把550Hz，好啦，上菜！一道「樂器仿製」就此大功告成。
自1950年代後期起，科學家們就開始做各種實驗，以做出更小、更精緻的電子聲音合成元件，用在一系列的「電子合成樂器」(synthesizer)上。到了1960年代，披頭四的唱片已聽得到電子合成樂器的聲音(如「太陽出來了Here Comes the Sun」和「麥斯威爾的銀榔頭Maxwell's Silver Hammer」兩首)。華爾特/溫蒂·卡洛斯（Walter/Wendy Carlos，譯按：變性前叫華爾特，變性後叫溫蒂)的也是(如「接電巴哈」Switched-On Bach)。緊接著，有不少樂團甚至完全以電子合成樂器為主，像平克·佛洛伊德(Pink Floyd)以及ELP(Emerson, Lake & Palmer，譯按：英國前衛搖滾樂團)等團體都是。
他們用的許多合成樂器，其原理都是前述的「堆疊合成法」。後來的合成樂器則採用更複雜的演算法，例如「波導合成法」(waveguide synthesis，為史丹福朱里爾斯·史密斯Julius Smith的發明 )和「調頻合成法」(FM synthesis，乃史丹福的約翰·喬寧John Chowning所發明)。不過，若僅僅是照抄泛音列組成來模擬樂器，雖然可以發出近似的聲音，卻顯得蒼白而呆板。可見，音色裡面除了泛音列之外，必定還有些別的甚麼東西。研究者雖然還在爭辯，但大致上都認同，除了泛音列之外，還有兩項特質對於音色的獨特性至關重要，那就是「音始」(attack，譯按：一個音開始的方式)與「音流」(flux，譯按：在音的持續過程當中的豐富變化)。
史丹福大學座落於太平洋東岸，舊金山南方，一片田園景致的好所在。校區西傍連綿的草原丘陵，東望(一小時車程)肥沃的加州中央河谷。這河谷盛產葡萄乾、棉花、柳橙和杏仁，供應全世界。南邊，靠近吉爾羅伊鎮(town of Gilroy)，是廣袤的蒜田。再往南，就來到號稱「世界朝鮮薊首都」(artichoke capitol of the world)的卡斯楚村(Castroville)。(我曾建議該村的商務辦公室，將「首都」改成「之心heart」，不過沒人理我就是了。)
史丹福現在已經變成了熱愛音樂的電腦科學家和工程師的第二故鄉。以「前衛作曲家」聞名的約翰·喬寧(John Chowning)，打從1970年代伊始，便在這裡的音樂系講學。當時有一群走在潮流尖端的作曲家，他們用電腦來創作、儲存及再生聲音，喬寧正是其中的一員。喬寧後來創設了「史丹福電腦音樂與聲學研究中心CCRMA」(Center for Computer Research in Music and Acoustics at Stanford， 唸作「卡瑪」，他們戲稱第一個C是不發音的休止符caesura)。喬寧待人親切溫暖。我在大學部念書的時候，他會搭著我的肩膀，問我在做些甚麼。你會覺得，他將「和學生說話」也視為一個學習的機會。
在1970年代早期，喬寧用電腦把玩正弦波時發現，在這些聲波播放的同時，變動它們的頻率，可以創造出樂音。(正弦波是電腦產生的人造聲波，可當作堆疊合成時的「積木」之用。)他就這麼調弄調弄參數，便摸擬出許多樂器的聲音。這項新技術稱作「調頻合成」(frequency modulation synthesis)，或稱FM合成。首批運用此技術的合成樂器，即為1983年發表的YAMAHA DX9與DX7系列。一登場，就掀起了音樂界的革命。FM合成讓音樂合成變得平民化：在此之前，合成樂器既昂貴笨重，又難以操控 ；想要創造出新的聲音，不但得抓到竅門，還要花很多時間實驗才行。有了FM以後，任何樂師只要按個鈕，就能製造出很像樣的器樂聲音。作曲者或是寫歌的人，如果請不起管樂隊或交響樂團，都可以用它來試試那些聲音的質地。作曲家或是交響樂團組織者，有了它，也不再需要動不動就把整個樂團都叫來，只為了聽聽看各種不同安排的效果究竟如何。新浪潮樂團(New Wave)，諸如「汽車合唱團Cars」和「偽裝者樂團」(Pretenders)，以及主流的藝人，像史提夫·汪達(Stevie Wonder)、霍爾&奧茲二重唱(Hall and Oates)、和菲爾·柯林斯(Phil Collins)，都開始在他們的唱片上大量使用FM合成樂器。許多我們所認定為「八零年代聲音」的流行音樂，其實主要都是FM合成樂器的「貢獻」。
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