1957年:MUSIC N [美国]Max Vernon Mathews

1957年:马克思·弗农·马修斯的MUSIC N系列软件

马克思·马修斯(Max Mathews)是计算机音乐领域重要的先驱级人物。他曾在加州、麻省理工学院学习工学专业,1954年,马修斯开始在贝尔实验室开发Music 1程序——这是Music系列计算机音频程序家族的第一个成员,同时也是第一个广泛用于声音合成、音乐创作的计算机程序。此后,马修斯整个职业生涯中,一直在从事“MUSIC N”1)N泛指软件版本。——译者注系列程序的开发工作,并成为数字音频、合成、交互、表演领域的重要人物。“MUSIC N”系列程序使得人们首次利用计算机研究声音合成技术2)使用计算机制造声音的历史最早可以追溯到1951年的CSIR M1、弗兰蒂MK1计算机,但是这些声音并不是特意为音乐而创造的,只是测试计算机过程中的副产品。,也为未来的计算机音频合成软件奠定了基础,有些今天仍在使用的软件,如CSound、MaxMSP、SuperCollider以及图形化模块程序Reaktor等等,都是依此诞生的。

IBM 704 计算机系统

IBM 704 计算机系统

“计算机演奏的音乐诞生于1957年,当时纽约市的一台 IBM 704 计算机运行 MUSIC I 程序,演奏了一段我创作的作品,长约17秒。这段音乐的音色和旋律上都不怎么出彩,但是它所代表的科技突破在今天直到今天仍有回音。Music I 驱使我继续开发了 MUSIC II 到 V 系列程序。还有不少其他人开发了 Music 10、Music 360、Music 15、CSound以及Cmix。今天,不少优秀的作品都是数字化演奏的。IBM 704及其同级产品严格说来,都是工作室计算机,这些计算机运行速度太慢,因而不能实时合成音乐。是处理速度更快、更便宜的数字芯片以及乔宁3)约翰·乔宁(John Chowning,1934~),美国音乐家、发明家,FM合成技术创始人。发明的FM算法,使得实时合成成为可能;同样重要的是,他们让产品的价格变得价格合理。”

——马克思·马修斯《计算机音乐纵览》(Horizons in Computer Music),印第安纳大学,1997.3.8~9

MUSIC I (1957)

Music 1 程序使用机器码(汇编语言)编写,以便能充分利用IBM 704计算机的技术限制4)今天,计算机语言基本可分为三种,即汇编语言、编译语言和解释语言。汇编语言是一种比较接近计算机运算原理的一种语言,它的执行效率要比后两者高。——译者注。执行输出的音频是简单的单音三角波,无法控制音头和衰减。可以控制的参数只有振幅(音量)、频率(音高)和时值。机器输出的音频数据最开始会储存在磁带上,然后通过一个数字模拟转换器5)Digital-to-Analog Converter,即DAC。——译者注;这期间,贝尔实验室是全美国为数不多拥有DAC的机构,他们使用DAC是由EPSCO开发的12位电子管技术转换器。转换成可听音。马修斯曾说:

“其实在当时,我们是世界上为数不多、拥有正确型号数字-模拟转换器的机构。将这种转换器可以安装在数码磁带机上,就可以播放计算机磁带了。所以,如果你喜欢我这么说的话——我们在这期间,可是‘垄断’的。”

1957年,马修斯和同事纽曼·古特曼(Newman Guttman)使用MUSIC I创作了一段17秒的合成音乐,名为《银色天平》6)由于Scale有多个意义,这里取其中一义。——译注(The Silver Scale,该作品一般被视为‘学理上’计算机生成的第一部音乐作品);同年,他们又创作了一段一分钟的音乐,名为《音调变奏曲》(Pitch Variations)。两部作品都收录于贝尔实验室1962年编辑发表的作品选集《来自数学的音乐》(Music From Mathematics)中。

马修斯和IBM 7094计算机

马修斯和IBM 7094计算机

MUSIC II (1958)

MUSIC II 是 MUSIC I 的升级,功能比前一版本更为丰富。MUSIC II 仍旧使用汇编语言编写,但不同的是,它是为运行速度更快的 IBM 7094 晶体管(而非真空电子管)计算机编写的。MUSIC II 具有4 复音,由于引入了波表查找型振荡器7)原文为wavetable oscillator,但实际上,该时期的“波表振荡器”应是“波表查找型振荡器”(table-lookup oscillator),因为当时波表合成技术还未出现,而直到今日,很多人仍旧无法分辨波表合成与更早的“波表查找合成”技术。参见http://en.wikipedia.org/wiki/Wavetable_synthesis#Confusion_with_table- ——译者注,可以使用产生16种波形。

MUSIC III (1960)

“MUSIC 3 的完成可以说是一个突破,因为它就是一个当时所说的框图编译器(block diagram compiler),因此,不需要敲太多哦代码,就可以做许多事情。所有程序框块中,有一个是通用振荡器,其他的分别是滤波器、混音器以及噪声发生器。”

——马克思在2011年接受杂志《弗雷兹》(Geeta Dayal, Frieze)记者吉塔·达亚尔(Geeta Dayal)采访时如是说

MUSIC III

MUSIC III 引入的发生器单元(音源单元,Unit Generators,UG)机制,可以说是计算机领域的革命性进步:今天几乎所有的(音频)程序都以这样那样的形式实现着发生器单元概念。一个发生器单元,实际上就是程序内置的一个功能函数,它可以是一个振荡器、滤波器、包络整形器等等。软件使用者可以自由连接多个发生器单元,以生成指定的声音。软件还具有一个“乐谱台”(score stage),可以将生成的声音按照先后顺序排列起来。每一个(音符声音)事件,都指定了一种乐器音色,并配有一系列发生器单元的参数(频率、振幅、时值、截断频率等等)。每个发生器单元和音符事件都记录在单独的一张穿孔卡片上,以今天的标准来看,这种方式又古老又复杂,但这却是第一次,电脑程序使用了作曲家们稍感熟悉的记录方式。

“关键在于,我并未尝试定义音色和乐器。我只给创作者们提供了一个叫做‘发生器单元’的工具包,他们可以通过连接这些单元来创造音色美妙的乐器。我还提供了一种将乐谱记录为计算机文件的方式,因此,也就是说,你可以控制计算机在特定的时间演奏特定音高的声音,还可以控制声音是持续几秒,比如说2.5秒;然后你再去生成其他音符,进而谱出节奏旋律。这种编曲方式很吃得开,美国的好多音乐程序都是从(MUSIC程序)演化而来。普林斯顿那边曾经有一个名为‘MUSIC 4B’的程序,便是从我的MUSIC 4开发而来。(麻省理工学院教授)巴瑞·威冦(Barry Vercoe)曾经来过普林斯顿。那时候,IBM将计算机从较旧的1794型换代为IBM 360计算机,因此,巴瑞便为360计算机重写了MUSIC程序,这在当时可不是一个小工程。你要知道,你只能使用机器语言编写。”

——马克思在2011年接受杂志《弗雷兹》(Geeta Dayal, Frieze)记者吉塔·达亚尔(Geeta Dayal)采访时如是说

马克思·马修斯和琼·米勒在贝尔实验室

马克思·马修斯和琼·米勒在贝尔实验室

MUSIC IV

MUSIC IV是马克思·马修斯与琼·米勒(Joan Miller) 合作完成的程序,完成于1963年。相比MUSIC III,MUSIC IV在功能上更为完整,利用宏汇编完成。但编程上的改变,也意味着MUSIC IV只能在贝尔实验室的IBM 7094计算机上运行。

“Music IV 是为回应计算机、计算机语言变动而编写的版本。从编程的角度来讲,这个版本有许多技术上的优势。它大量使用了当时的宏汇编程序。”

——马克思·马修斯,1980年

MUSIC IVB、IVBF、IVF

由于MUSIC IV难以移植,马修斯和贝尔实验室的其他成员独立编写了其他版本的MUSIC程序。其中,普林斯顿大学编写的版本名为MUSIC IVB,阿尔贡实验室(Argonne Labs)的则名为MUSIC IVBF。这些版本都是使用FORTRAN软件编写,而不是之前常见的汇编语言。

MUSIC V

MUSIC V 可能是贝尔实验室MUSIC N系列软件中,最为流行的一个版本。与MUSIC IVB/F版类似,马修斯放弃了汇编语言,转而使用FORTRAN语言为IBM 360系列计算机编写了MUSIC V。这意味着,程序运行速度更快、更稳定,而且能够运行在实验室以外的任何一台IBM 360计算机上。程序的(乐器信息、音符信息的)数据输入流程也得到了简化。该版程序上最有趣的一个新特性是,程序引入了新的模块定义,可以将模拟声音导入程序中。马修斯说服贝尔实验室放弃了MUSIC V程序的版权,这使得MUSIC V可能成为历史上最早的开源程序之一;它的开源也保证了程序的长青、进步,直接导致了今天CSound程序的诞生。

“……我编写的最后一个程序是 MUSIC V,在1967年发布。它是我写的最后一个程序,是我用FORTRAN语言编写的。FORTRAN 语言今天仍然十分活跃,语言的健康状况也不错,所以你可以为今天的新一代计算机重新编译这个程序。威冦曾为IBM 360计算机编写了MUSIC程序,在 360 计算机不再使用之后,他又为PDP-11计算机重新写了这个程序,名为MUSIC 11;PDP-11被抛弃以后,威冦也学聪明了,使用C语言重写了程序,名为CSound。C语言也是一种编译语言,在今天仍旧很有活力;实际上,C语言是今日占统治地位的语言。所以威冦他也不必再写了。”

——马克思在2011年接受杂志《弗雷兹》(Geeta Dayal, Frieze)记者吉塔·达亚尔(Geeta Dayal)采访时如是说

MUSIC V标志着马修斯MUSIC N系列软件开发生涯的结束,但MUSIC N系列软件却使得他成为了后来所有音乐程序的“父亲”。由于马修斯曾经经历过计算机音乐在实时能力上的限制,他逐渐对研究表演型计算机音乐产生兴趣,其成果主要有“GROOVE系统”(与理查德·摩尔8)Richard Moore在1970年完成)以及“无线电巴顿”(Radio Baton,与汤姆·奥伯海姆9)Oberheim完成于1985年)。

MUSIC N系列程序版本一览

年代 程序版本 地点 作者
1957 Music I 贝尔实验室(纽约) 马克思·马修斯
1958 Music II 贝尔实验室(纽约) 马克思·马修斯
1960 Music III 贝尔实验室(纽约) 马克思·马修斯
1963 Music IV 贝尔实验室(纽约) 马克思·马修斯,琼·米勒
1963 Music IVB 普林斯顿大学 休伯特·豪(Hubert Howe),戈弗雷·温汉姆(Godfrey Winham)
1965 Music IVF 阿尔贡实验室(芝加哥) 亚瑟·罗伯茨(Arthur Roberts)
1966 Music IVBF 普林斯顿大学 休伯特·豪,戈弗雷·温汉姆
1966 Music 6 斯坦福大学 戴夫·普尔(Dave Poole)
1968 Music V 贝尔实验室(纽约) 马克思·马修斯
1969 Music 360 普林斯顿大学 巴瑞·威冦
1969 Music 10 斯坦福大学 约翰·乔宁(John Chowning),詹姆斯·摩尔(James Moorer)
1970 Music 7 女王大学(纽约) 休伯特·豪,戈弗雷·温汉姆
1973 Music 11 麻省理工学院 巴瑞·威冦
1977 Mus10 斯坦福大学 利兰·史密斯(Leland Smith),约翰·托瓦(John Tovar)
1980 Cmusic 加利福尼亚大学 理查德·摩尔
1984 Cmix 普林斯顿大学 保罗·兰斯基(Paul Lansky)
1985 Music 4C 伊利诺伊大学 詹姆斯·比彻姆(James Beauchamp)斯科特·艾伦兹(Scott Aurenz)
1986 Csound 麻省理工学院 巴瑞·威冦


参考资料:

http://www.computer-history.info/Page4.dir/pages/IBM.704.dir/

http://www.musicainformatica.org

Curtis Roads, Interview with Max Mathews, Computer Music Journal, Vol. 4, 1980.

‘Frieze’ Interview with Max Mathews. by Geeta Dayal

An Interview with Max Mathews.  Tae Hong Park. Music Department, Tulane University

注释   [ + ]

1. N泛指软件版本。——译者注
2. 使用计算机制造声音的历史最早可以追溯到1951年的CSIR M1、弗兰蒂MK1计算机,但是这些声音并不是特意为音乐而创造的,只是测试计算机过程中的副产品。
3. 约翰·乔宁(John Chowning,1934~),美国音乐家、发明家,FM合成技术创始人。
4. 今天,计算机语言基本可分为三种,即汇编语言、编译语言和解释语言。汇编语言是一种比较接近计算机运算原理的一种语言,它的执行效率要比后两者高。——译者注
5. Digital-to-Analog Converter,即DAC。——译者注;这期间,贝尔实验室是全美国为数不多拥有DAC的机构,他们使用DAC是由EPSCO开发的12位电子管技术转换器。
6. 由于Scale有多个意义,这里取其中一义。——译注
7. 原文为wavetable oscillator,但实际上,该时期的“波表振荡器”应是“波表查找型振荡器”(table-lookup oscillator),因为当时波表合成技术还未出现,而直到今日,很多人仍旧无法分辨波表合成与更早的“波表查找合成”技术。参见http://en.wikipedia.org/wiki/Wavetable_synthesis#Confusion_with_table- ——译者注
8. Richard Moore
9. Oberheim

发表评论