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科學家在超級計算機運行樂器的超現實模擬,創造出逼真的數字音樂

前沿科技 3年前 (2022) 虛像
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2016 年,當意大利音樂家和作曲家加迪 · 沙遜(Gadi Sassoon)在米蘭的一場搖滾音樂會后臺遇到米歇爾 · 杜切斯基(Michele Ducceschi)時,他還沒有用 " 龍之火 " 吹奏小號,或者用 " 細若針尖的手指 " 彈奏吉他的想法。

當時,沙遜只是被杜切斯基和其同事們重新創造的古典樂器的聲音所震撼。

" 當我第一次聽到它的時候,我簡直不敢相信自己的耳朵。我不敢相信這些聲音是由電腦發出的," 沙遜說。" 這完全是開創性的、更高層次的東西。"

沙遜聽到的是蘇格蘭愛丁堡大學一個獨特項目的早期結果,而杜切斯基當時是那里的一名研究員。

下一代聲音合成團隊(Next Generation Sound Synthesis,簡稱 NESS 團隊),召集了數學家、物理學家和計算機科學家,通過在超級計算機上運行小號、吉他、小提琴等樂器的超級現實模擬,創造出了有史以來最逼真的數字音樂。

沙遜為之著迷,開始同時在管弦樂和數字音樂上努力,試圖融合兩者。他成為了 NESS 的常駐作曲家。在接下來的幾年里,他在米蘭和愛丁堡之間來回穿梭。

科學家在超級計算機運行樂器的超現實模擬,創造出逼真的數字音樂

(來源:《麻省理工科技評論》)

這是一個陡峭的學習曲線。" 我想說,其實我第一年只是在學習。他們對我很有耐心," 沙遜說。

但學習是有回報的。2020 年底,沙遜發布了《多元宇宙》,這張專輯是用他在大學實驗室里,經過許多個漫漫長夜創作出來的,里面的聲音都是由計算機創造的。

自從計算機出現以來,電腦就一直在創作音樂。" 聲音早于圖形的出現,"NESS 項目的首席研究員斯特凡 · 畢爾巴鄂()說。" 所以,聲音其實是電腦上的第一個藝術活動。"

但對于像沙遜這樣苛刻的音樂家來說,計算機產生的聲音和物理空間中聲學儀器發出的聲音之間總是存在著鴻溝。

彌補這種差距的方法之一是重新創造物理學,模擬真實材料產生的振動。

NESS 團隊沒有取樣任何實際的樂器。相反,他們開發了一種軟件,可以模擬虛擬樂器的精確物理特性,跟蹤空氣通過不同直徑和長度的管時氣壓的變化,吉他弦被撥動時的精確運動,或弓在小提琴上的摩擦。

他們甚至模擬了演奏虛擬樂器的虛擬房間內的氣壓,精確到每平方厘米。

用這種方式解決這個問題,可以讓他們捕捉到其他方法所忽略的細微差別。例如,他們可以通過將氣門只按住一部分方式,重新創造銅管樂器的聲音,這是爵士音樂家用來吹出特定聲音的高階技術。

畢爾巴鄂說:" 你還會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 團隊邀請體驗正在建造的系統的 10 名音樂家之一。沒過多久,他們就開始修改代碼,擴展了可能的界限:需要多只手才能演奏的小號,有 300 個相互連接部件的爵士鼓。

沙遜說:" 一開始,NESS 團隊吃了一驚。他們花了數年時間制作史上最真實的虛擬樂器,而這些音樂家甚至沒有正確地使用它們。"畢爾巴鄂認為,這些結果往往聽起來很糟糕。

沙遜和其他人一樣玩得很開心,他創造了一個一英里長的喇叭,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器,但沙遜很快就對更微妙的不可能性更感興趣了。

通過調整模擬中的變量,他能夠改變控制能量損失的物理規則,甚至創造出我們宇宙中不存在的(物理)條件。

在這個異次元里,他可以用細若針尖的手彈吉他而幾乎不碰指板,這樣可以使琴弦振動而不失去能量。" 你會得到永遠不會結束的和弦," 他說。

NESS 開發的軟件還在不斷改進。在愛丁堡大學并行計算中心的超算 Archer 的幫助下,他們的算法得以加速運行。

杜切斯基、畢爾巴鄂等人已經成立了一家名為 Physical Audio 的初創公司,該公司銷售在筆記本電腦上運行的插件。

沙遜認為,這種新一代的數字聲音將改變音樂的未來。但他也承認,這會帶來的一個缺點:學習演奏物理樂器的人會越來越少。

但另一方面,電腦可能會開始聽起來更像真正的音樂家,或者一些完全不同的東西。" 這是一種力量,它開啟了新的創造力。"

原文地址:http://www.myzaker.com/article/634143a18e9f090c3816ebe0

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