中国人的钢琴音色！（12.22更新）

niuzai

转自(http://www.kainuo.com/resources/piano_snd.htm)

数码钢琴的音色分为很多种，几乎所有数码钢琴都是基于MIDI格式的MIDI设备，所以不仅是凯诺公司的数码钢琴，几乎所有的数码钢琴都有128钟音色，这样才可以被一般的MIDI歌曲所播放。MIDI这种格式从一开始就是基于键盘这种乐器所被开发的，所以就算目前已经成为行业中几乎所有电子乐器都必不可少的数码格式，但是也只有在键盘中它的优势功能才完全发挥出来。MIDI格式的通用性是它的优点，但是也可能是未来束缚其继续发展的原因，目前除了MIDI格式、和日本公司提出的各种商业性的格式之外，在Linux音频处理之中是用得最多的就是OSC(open sound control)，这种格式的优点是它几乎可以随便任意由用户定义代码的功能，而传输信号只是一种通用的传输协议，法国的甚至做出了一台通过OSC控制的面包机，可见其使用的多样性。

回到钢琴音色上面，作为一台数码钢琴，即使目前世界上认同数码钢琴和传统钢琴的走向是不一样的，就像木吉他和电吉他、键盘和合成器一样很难比较。但是随着数码钢琴音色水平、键盘水平的提高，更多钢琴老师的认同、并愿意使用数码钢琴教学，把数码钢琴和传统钢琴做比较又是必不可避免的。而首当其冲的就是钢琴的音色。

在斯坦福大学John Chowing发现的频率调制(FM)技术已经慢慢淡出人们的视线之后，目前大部分数码钢琴使用的是PCM技术，简单的来说是把录音好的音色放在内存里面，等你的键按下去之后就播放这个音色。几乎所有的声卡、和大部分的所谓合成技术都是基于PCM的，（因为很多合成技术都是wavetable synthesis，就是基于一个音色再去变化，是用物理模型的合成技术少之有少，笔者听过最好的弦类物理模型（因为钢琴、吉他或者弦乐的物理模型都是基于一根弦的物理状况可以用偏微分方程的wawe equation来表示，所以我在这里统称为弦类物理模型），是德国理工大学用有限元数学制作的吉他物理模型，而且这位教授没有像一般所谓的模型，其实是用了吉他的或者钢琴的琴体作为黑箱滤波，有限元数学的优势是可以直接模拟吉他上下面板、或者钢琴琴体经过声音传播之后的震动。但是因为模型太过复杂，需要昂贵的芯片支持，短时间内也应该很难进入消费者市场。

使用PCM音源作为发生机制，也许大家都可以大概猜到什么是导致钢琴音色好坏的原因，而凯诺也是经过对下面的难题一步一步的攻关，才得出现的钢琴音色。

1.钢琴准备

2.录音室、录音师、录音器材、录音技巧

3.纯音色制作

4.数码钢琴音色制作

下期请看如何录制钢琴音色。。。

你喜欢爵士还是肖邦？

把Steinway 大D(Model D)放在剧场中央，声板提到最高，离钢琴2米处使用XY形麦克风摆放，或者在钢琴键盘方0.5米加多两个通道最后在钢琴下面放一个麦克风收钢琴琴体震动， 3通道收音，这就是经典的古典录音。不但可以收到钢琴的细腻流畅，也可以收到大动态时声波的非线性变化。如果说什么乐器的动态范围最大，可能很多人会说是鼓，其实我们觉得是钢琴，只有钢琴在交响乐团中可以表现得收放自如（从动态上来说），最远的地方也可以听到最微弱的弹奏或者最近的东方会被突然的动态所征服。但是如果你是在录制爵士音乐，你也许会使用YAMAHA钢琴，而且你也许不会这样放置麦克风，原因是如果麦克风离钢琴弦的距离太远，收到的是优美、温和的声音（丛波形上来说，这样的钢琴的attack很慢，并且频率有点高的钢弦音也因为在空气中能量已经减弱而不能被收录），但是爵士音乐所需要的是有点失真、钢弦味道很重、有点调皮的音色。怎么解决呢？很简单，把麦克风放在钢琴的里面，这样不但把attack的速度表现出来，高频率钢弦的也因为近距离的收音而尽显出来。这些都是钢琴录音的基本技巧，所有钢琴录音师都会按照录音的要求、自己对声音的理解、根据现场环境和录音设备来决定使用何种麦克风、并如何放置它们。正如如果是录制钢琴音色给数码钢琴使用，情况又是有很多不一样。

首先，大家都知道数码钢琴要求音色逼真、干净、要显现出动态范围。而这对于录音师来说意味着什么呢？关于逼真，这里不仅仅是关于钢琴音色本身的逼真，只要在专业的录音环境中、使用高质量专业的麦克风、使用专业的调音台和采样设备、正确地放置麦克风，钢琴音色都会逼真。这里讲得逼真是指当录音、制作好的钢琴音色在数码钢琴中被演奏的时候（更准确地讲是通过数码钢琴本身声音系统后你听到的音色），是否可以把原始钢琴的声音、韵味、环境声场、动态范围都一一完整地表现出来。举个例子，如果把麦克风放置在琴板外部正如录制古典音乐的那样，这相当于把我们的耳朵放在麦克风的位置，这样的声音对于离钢琴有一定距离的人来讲非常好，听到的钢琴将是大礼堂似的钢琴，但是对于你坐在数码钢琴前面演奏的人来讲，这样的音色将会使非常奇怪。为什么呢？可以想象，如果你坐在钢琴前面演奏，你的大脑本能地期望声音从你前面而来，而现在听到的声音却像是从你旁边2米之外的音箱发出来，你的大脑会竭力地纠正这个混绕，而你会产生很多听觉疲劳，感觉很不自然。那如果把麦克风放在钢琴里面，近距离的录音可以减少环境的混响，从而减弱空间的感觉，这样你就不会觉得声音是从其他地方传过来，但是问题又到了音色的干净上面。也许你早已知道，传统钢琴因为击弦系统的机械功能，本身是有很大的噪音，只是更多的时候我们平常不会靠近击弦器来听钢琴音色所有没有留意，如果把麦克风放在击弦器附近，收到的噪音是比较大的，那为什么爵士乐的录音可以这样用呢？因为这种杂音是随机变化的，变化的杂音也适合爵士乐的韵味，况且爵士乐队一般都有鼓、有人声来配合，其他声音早已覆盖了这些杂音。但是如果把这些杂音收放在数码钢琴中，每一次你的按键都会发出同样的杂音，也许还没有弹奏完一首歌曲，你就开始抓狂了。最后是动态范围，钢琴的声音是靠击弦发出的，而钢琴的弦本身不是一个完全的线性系统，什么意思呢？也就是说，如果你用10%力度去弹奏出来的声音，和用80%的力度去演奏出来的声音比较，它们不是简单的8倍关系，而是有复杂的变化，例如高频率的声音会增长超多8倍，低频率的声音增长少于8倍。

重现逼真的音场、干净的音色和频率动态的非线性变化

首先谈谈逼真，我们采用了两种不同的录音方式。一种是使用了Dummy Head（一个在耳部安装了麦克风的头部模型）来录制使用了HRTF（头部相关）技术的音色。另一种是使用了均衡录音方法，共放置了7个麦克风收音来达到重现声场的目标。

先简单说Dummy Head和HRTF，（详细的关于HRTF请参考“HRTF与钢琴音色制作篇“），我们之所以可以听到声音，是因为声音的音源激起空气的震动，这种震动传到耳朵中使得里面的毛细胞的产生相应的颤动，大脑就通过这种振动来告诉我们听到了什么频率以及各频率的份量。但是这个频率的份量还不含有声场的信息，所谓声场，这里指得是我们听到的整个声音的空间（更准确地说是我们对各个频率份量的空间定位）。据个例子，在一个大剧院中间，如果你坐在剧院的中间来听钢琴表演，你听到的是钢琴声音加上剧院本身的混响效果，低频率的信号会在空气传播中慢慢消失，高频率的信息会和剧院本身的墙壁、座位、剧院顶部、四周的各个反射面互相交错叠加，整个环境在这里我们叫做声场。那我们怎么定位钢琴声音的方向来源？就是靠我们的耳朵，（实际上是靠我们大脑分析我们头部的转动所导致耳朵听到的频率的变化量，记得有时候我们听不清楚从哪里来的声音，我们就会把头稍微转一转吗？但是从小到大如果我们都是使用同一个耳朵的话，我们的大脑已经形成了一个模式，将迅速反应出声音的方向，所以耳朵基本上决定了我们现在听力的功能）。可以想象，如果我们在钢琴的前部放置一个头部模型，并把麦克风放在耳朵中，收到的声音将会是我们本人坐在那个位置的声音，其完整度极其惊人。

我们在钢琴音色录音中使用的第二个方法是均衡多轨录音。为了使演奏者在弹奏的时候可以重现演奏真正钢琴时的音场，我们在钢琴键盘的前方（如果你坐着演奏钢琴，那将是靠近你的耳朵的地方）放置一对麦克风。同时为了可以整体地表现钢琴的音色，我们也在挡音板的外侧放置一对麦克风来收弱音，在钢琴里面放置了一对麦克风来收钢弦音，在钢琴的底部放置了一个动态麦克风来收琴体的震动。麦克风摆放是一门学问，更是一门艺术，麦克风的摆放的位置如果有1cm的差别，造成的相位影响可能是致命的，而评价的标准也只能靠经验和听觉能力，也就是所以为什么经验丰富、录音知识扎实的录音师永远都是最抢手的。在钢琴音色录音更是如此，录音师可能对钢琴演奏录音很熟悉，但是对于每一个音符的把握却可能没有很多经验。同时，7轨的录音可以给我们更多关于三角钢琴的声场信息，但是我们怎么去处理这些信息的份量而最终并合到令人满意的立体声（两轨）音色又是另外一回事儿。我们在这里使用的均衡调音，就是根据HRTF的信息，来分布调制个音轨的份量，使得个音轨之间的频率覆盖得到解决（因为你可能不想放在琴底部音轨的低音覆盖了钢琴低音区域的低音），并且可以整体地重现座位于钢琴前部的声场。

另外一个一般录音师最容易忽视的问题就是音色的干净。在一般钢琴录音之前，专业的调音师都会来把钢琴的音高调准，但是他们一般不会太过注重钢琴中的机械杂音，而且一般演奏的时候要么钢琴或者其他乐器的声音太大覆盖了这种杂音，要么麦克风收音的位置在钢琴的外部比较远，使得可以不收到杂音。但是录音钢琴音色时情况却不一样，我们必须每一个按键从最小的力量到最大的力量按下去分别录音，如果其中有杂音，那将是非常明显，并且杂音慢慢变大。在传统钢琴上，这种杂音也许是人们所可以期望的，毕竟她是由如此复杂的击弦系统做成，而杂音往往都是不会重复的、时有时无的，有时候反而加强的钢琴的韵味。但是在数码钢琴中，却不是一样，人们期望的是一台数码的钢琴，每一个按键都是完美无缺的，这样才为制作出各种美妙的作品提供了控制、而非无序的音色。

最后要解决的主要问题是钢琴的频率动态（非线性变化）重现。最简单的处理方式就是采用多重声音波表，就是说当你10%弹奏的时候使用轻度音色，当你90%演奏的时候采用重度音色，就是所谓的多层音色。除了简单的使用不同层次的音色之外，因为不可能把所有的音色都存放于数码钢琴内部（包括软音色也很少有超过3层音色的），还可以使用数字信号处理的算法来加强这种模拟非线性变化。从信号处理上来说，可以找到不同输入信号对于不同频率的频率响应，中间可以使用Inverse Filtering（反向滤波）、插值算法、Mode extraction（振动点剔除）等算法来帮助在三层音色中间取得平滑的过渡效果，增加非线性频响的真实效果。凯诺基于这种3层音色加上非线性处理的方法，就可以使得数码钢琴的音色在不同力度之下有不同的频率响应，并且可以很自然、连贯地过渡。

[ 本帖最后由 niuzai 于 2006-12-23 05:26 编辑 ]

luofei303

哦！
原来就是这样采样的啊！
长见识！

yikolife

采样非常重要。决定音色。

黑白键的对唱

增长见识！~

认真工作

长见识:) :) :)

追光

能否发点凯诺的电钢演示

aniuge

第一次听说,受益蜚浅

Bug

不错,又学了点东东.