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数码乐谱与数控钢琴

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发表于 2015-3-21 09:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

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                                数码乐谱与数控钢琴之研究
内容摘要  把数字简谱升级改造成数码乐谱,音高代码直接与琴键对应,不重不漏,音域无限;三种垂直线段定量精确表达任意时值。可完美无缺地记录包括钢琴曲和交响乐在内的任何乐曲。为电子音乐的发展创造了极为有利的条件。  
关键词  数码乐谱 音高代码 角码 拍线 分拍线 时区线 电子音乐 数控钢琴

中央音乐学院李重光教授的《音乐理论基础》有两段话,我记忆深刻:
1、世界上还没有一种记谱法能够完美无缺地记录音乐。
2、(用数字简谱)记钢琴谱几乎是不可能的〔1〕。
于是我梦想攻克这些难题。五线谱是世界通用的音乐记谱法,但弊端多,难度大,普及率极低。计算机操作困难,与现代科技脱节。300年前,西方人发明了数字简谱,许多国家也先后研究出多种方法,试图取代五线谱,均未成功。在中国数字简谱应用广泛,却不被国际社会所承认。当今正是辉煌的数字化时代,科学奇迹层出不穷。数字简谱是音乐记谱法数字化的雏形,于是我尝试对数字简谱进行升级改造。如获成功,意义重大。
一、数字简谱的优点与不足
数字简谱之所以在中国受到欢迎,是因为它有许多突出的的优点:
1、半音号出现的频率最低,方便视唱、旋律速记及和声处理。
2、七声音阶用1234567表达,容易记忆、识别。
3、无论音阶怎样起伏、跳跃,同一声部(旋律)的乐音都保持在同一行列里。
4、采用首调唱名法记录旋律,可以不标调。可根具演唱者或乐器的音域,随意选调。
数字简谱不被国际社会承认,是因为它有如下缺点:
  1、只能表达相对音高,不方便乐器演奏。
2、高、低音点数目受限制,无法表达宽音域、多音和弦的大型音乐作品。
3、用水平线表示时值减半,线的条数受限制。只适合表达(1/2)n次方的短音。
二、对数字简谱的升级改造——数码乐谱
针对数字简谱存在的不足,提出如下改革措施:
1、仍用1234567表示音高,但它们只与音名c d e f g a b,即钢琴的白色键相对应。
2、用小数点表示升高半音。1.  2.  4.  5.  6. ,只与# c # d # f # g # a,即黑色键相对应。         
3、高、低音点侧移并数码化。用左下角码表示低音点数,右上角码表示高音点数。
这种合成的数字代码nM和 Mn表达的是绝对音高,直接与琴键相对应,不重不漏,音域无限,可表达任意宽音域、多音和弦的大型音乐作品,且方便演奏。
4、用3种标准垂直线段表示时值。有型而不占位,可定量精确表达任意时值。
1)拍线,是粗实线,表示1拍的起始与终结。
2)时区线。是细实线。用以界定时值单位。每拍可含有任意个时区,若某拍中含有N个时区,则每个时区的时值是1/N拍。突破了2进制的限制。
3)        分拍线。是粗虚线。每拍的时值可分割成若干个分拍,每个分拍的时值相等,却
含有不同的时区数。若某拍被分割成M个分拍,某分拍中含有N个时区,那么在该分拍中,每个时区的时值是1/MN拍。
5、其他。×表示休止。空白时区表示乐音的延续。在空白时区写一个数字再圈上,表示延续的空白时区总数。1、 2、 3….是小节顺序号,水平线是声部(旋律)的分层线。
改造后的数字简谱采用固定唱名法记录音乐旋律,可称之为计算机数码乐谱,简称数码乐谱。它对音乐两要素的表达,音域无限,时值任意。是完美无缺记录音乐的前提和保障。
三、数码乐谱的优越性与应用实践
   1、可完美准确地记录钢琴曲。钢琴是乐器之王,音域最宽,乐谱最复杂。数码乐谱继承了数字简谱的优点,弥补了它的缺点。可完美无缺地记录任何复杂的钢琴曲。通过大量的实际演练表明,五线谱能表达的,数码乐谱都能表达,反之却未必。例如,五线谱每个音位可记录5个音,却无法表达这5个音的和弦。又如,五线谱对装饰音、多连音的表达都很模糊、含混。数码乐谱却可以对它们做出清晰精确的表达。我对巴赫、贝多芬等的17首著名钢琴曲逐拍、逐小节对译,一路顺畅。例如贝多芬的《悲怆奏鸣曲》是难度较大的一首乐曲,首页出现了7音和弦、7连音、9连音,1/32拍超短音,多条符尾粘连,谱号上、下错位等复杂情况。更多的应用实例中出现了多旋律交叉、音符借位,一曲多调,多音和弦扭曲、半音号集堆,多符点,拍符变更,连音弧线、反复号层层叠叠等,使乐谱像一团乱麻,难以看清读懂。数码乐谱是规整清晰的数字表格,字号统一,同一旋律横成行,和弦音纵成列。使五线谱的大量古怪难题、符号等被自然化解,妥善处理,彻底根除。可以怎样演奏就怎样记谱,彻底取代五线谱。
2、胜任对交响乐曲的表达。交响乐使用数十种乐器。但无论管乐还是弦乐,音域都很窄,只有两、三个8度。数码乐谱音域无限,可以包容各种高、低音乐器的音域,只用一种乐谱即可胜任各种乐器演奏旋律的表达。可实现音高基准和音乐语言的统一,方便纵向和弦音程的计算。而五线谱记录交响乐,主谱线音域窄,不可能无限地上下加线,不得不采用多种谱号、调号适应多种高、低音乐器的音域。使交响乐总谱混杂,失去了统一性和协调性。
3、容易识别,方便演奏。识谱、读谱是正确演奏的前提。只要认识数字简谱,就可以
认识数码乐谱。例如5就读so,对应钢琴中心组第5个白色键。5.读作升 so,它一定是黑色键,位置在第5个白色键的右侧。又如5的右上角码是3,就读作5带3个高音点,位置向右,在高音第3组。5的左下角码是3,就读作5带3个低音点,位置向左,在低音第3组。数码乐谱的音高代码直接与琴键相对应,不但告诉你乐谱的读法,也告诉你对应琴键的位置。没有谱线、谱号、调号、半音号、升8度号的干扰,很容易找到琴键完成演奏。时值也很容易分辨。《悲怆奏鸣曲》最后一拍,被分割成2个分拍,第1分拍16个时区,每时区1/2×16=1/32拍;第2分拍4个时区,每个时区1/2×4=1/8拍。没有识谱的困惑,不用死记硬背。把五线谱对译成数码乐谱的过程,就是剖析五线谱,加深对作品的认识、理解的过程,相当于把昧涩的文言文翻译成通俗的白话文,定格后有利于阅读和演奏。不是额外的负担。
4、方便乐谱的变调。用数码乐谱完成单声部乐谱的变调,非常方便。例如乐曲《东方红》,在一页表格中列出来全部12个调的乐谱。首调唱名乐谱只是12种固定唱名乐谱之首,可代替数字简谱,实现了记谱法的并轨。当今,我们可以用平板电脑书写并动态显示乐谱,瞬时完成任何乐谱的变调与选调,以适应不同人、不同乐器的音域。将来我们采用电子版,出版、发行音乐作品,可以只选用首调唱名乐谱。这样遇到的半音号最少,方便视唱、阅读与评审。让音乐享受到现代高科技的恩惠,不再蒙受固定唱名法之苦。实现乐谱的人性化、大众化。
5、数码乐谱的谱面清亮整洁,视觉效果好。这是任何线谱都无法做到的。记谱法直接显示演奏方法,更是前所未有。数码乐谱用于阐释基础乐理简明透彻。音高代码可用于音程计算,直接算出两音相距的半音数,便于判断音程性质。而五线谱计算音程有大小增减纯等多种说法,判断音程性质极为困难。
四、数控钢琴
记谱法的数字化,就意味着科学化、现代化与智能化。数控技术是现代高科技的佼佼者。智能手机、立体打印机、飞船、导弹、无人飞机等等,无一不是数控技术结出的硕果。数控机床,不但可加工出最精密、最复杂的产品,生产效率也大大提高,为人力所不及。作为乐器之王的钢琴,本质上也是一架机器,而且是琴键只作小幅上下运动的简单机械。对钢琴进行电动化、智能化改造,就可以变成数控钢琴。
以数码乐谱为依托我完成了两项发明:数控钢琴及数控电钢琴,即音乐机器人〔2〕,在保留原有弹奏功能的前提下,它们可以在计算机控制下自动完成任何复杂乐谱的演奏。其核心技术是乐谱的数码化。数码乐谱就是一种计算机程序,是计算机可以理解的数码指令。数控钢琴设置了电磁力擒、纵机构,代替人的手指,让琴键在规定的时段,按规定的力度击打琴弦,连续起来就是自动化演奏。排除了任何主观随意性。音准取决于钢琴本身;时值可以精确到毫秒级;击弦力度(音强)取决于电压,设置了7个档位可供选择。自动化演奏效果可以达到或超过人的演奏水平,堪为人师。可对陌生作品为学生做示范性演奏;作曲家可以直接用计算机搞音乐创作,记录大脑中闪现的音乐旋律,随即由数控钢琴自动演奏出新作品的艺术效果。为现代电子音乐提供了具体、真实的范例。可提升键盘乐器的科技含量和国际竞争力。某些发达国家,由于受五线谱的制约,多年追求而未如愿。更多的电子音乐产品还将问世。例如,模仿各种乐器的电子交响乐队;模仿著名歌唱家的技巧,能识谱、会唱歌的音乐机器人;通过扫描乐谱自动演奏的电子乐器,等等。有纯数字化乐谱做保证,又有最先进,每秒运算万亿次的计算机做手段,只要我们的音乐科技工作者解放思想,勇于进取,不排斥新生事物,跟上时代步伐,这些高科技产品一定会开发出来。音乐不仅仅是门艺术,也成为一门科学,让计算机进入音乐课堂,成为不可或缺的学习、研究工具。电子音乐将扮演越来越重要的角色,电子音乐的新时代一定会到来。
结束语:李重光老师20年前提出的考题,我已经做出了答卷。记谱法走数字化之路,果显奇效。数码乐谱音域无限,时值任意,可完美无缺地记录包括钢琴曲和交响乐在内的任何乐曲,无模糊地带,体现了对五线谱的超强优势。可同时取代五线谱和数字简谱。彻底摆脱了五线谱的阴影,不使用离奇古怪的符号,不使用半音号,无需标调,既方便视唱也方便演奏,通俗易懂,易于普及,方便计算机操作,为现代电子音乐技术的发展,为数控钢琴的诞生创造了极为有利的条件。率先攻克了世界性难题,我的梦想变成了现实。以下是实际应用举例。更多实例请搜索“张平治 计算机数码乐谱”。
注释〔1〕《音乐理论基础》1992版第16、第237页。
     〔2〕网http://epub.sipo.gov.cn/index.action实用新型号CN204155603U和CN203733456U。

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