回溯与展望音乐发展中的科学技术

郝强 韩天昂（.清华大学未来实验室；.清华大学艺术教育中心）

一、从古至今科学技术推动音乐发展

（一）远古余音见证科技踪影

经考古材料证明，早在原始社会，我们人类的祖先就已经学会运用科学技术手段来进行艺术创作了。甚至早在距今七、八千年的新石器时期，人们已能烧制出形象各异，做工精美的彩陶。这些陶器在材质选用、成型技术以及艺术加工等方面，均已达到了较高的科技水平。同时，祖先们也利用陶器创造出了陶铃、陶鼓、陶钟、陶埙等原始器乐来满足自身的音乐审美需要。因此，陶制乐器在原始乐器中是十分重要的一部分。

例如，我国目前发现的最古老的埙，是在浙江河姆渡文化遗址和西安半坡村仰韶文化遗址出土的两枚陶埙，据放射性碳同位素十四测定，均出自大约七千年前的新石器时期。从近年来对我国出土的新石器时代晚期到殷商时期诸多陶埙的测音结果看，这些陶埙的绝对音高虽然各有不同，但均能吹出小三度的音程。就是说，都可以吹出后来五声音阶中的角徵或者宫羽两个音，这也是目前我们所知的一种最古老的音阶形式。

（二）被科技赋能的曾侯乙编钟

曾侯乙编钟作为现为湖北省博物馆的“镇馆之宝”，是战国早期的曾国国君的一套大型的礼乐重器。这套编钟共六十四枚，其中纽钟十九枚，甬钟四十五枚。它出土时,共分为三层八组高悬于钟架上,由大到小依次排列，通过测音表明，只要准确地敲击钟上镌刻的标音位置,就能演奏出一连串音色优美的乐音。

二、数字音乐奠定现代音乐帝国

（一）计算机的诞生为音乐带来无限可能

我们人类为了更合理更快捷地计算，发明了许多的计算方法，从利用手指、石头到结绳、筹码再到算盘、计算尺等。直到一六四二年，年仅十九岁的帕斯卡为了减轻父亲计算税务的压力，发明了世界上第一台机械计算机——帕斯卡加法器（Pascaline），就这样，当今世界上第一台计算机诞生了。而在一九三七年被设计出的阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff–Berry Computer），便是有史以来的第一台电子计算机。不过这台计算机还不能够编程，它仅仅被设计出来用于求解线性方程组。所以说，计算机一开始只是单纯地作为一种计算工具而被发明出来的。但此后几十年内，计算机快速地更新换代，体积越来越小，耗能越来越少，功能也越来越全面。

而计算机运用在音乐上，是在一九四八年，它首先仅被应用于音乐的分析（调性、和声结构、整体风格等）。到了20 世纪80 年代初，针对当时各大生商产家所生产的合成器之间互不兼容的问题，世界著名的合成器厂商们便共同制订了一个统一的规范——MIDI（Musical Instrument Digital Interface）也就是乐器的数字化接口。根据这个标准，不同的电子乐器和设备之间可以相互进行信息交流。当数字音频技术与MIDI 技术结合，就形成了计算机音乐，又可称为MIDI 音乐。MIDI 标准的成熟大大提高了各大电子乐器生产厂家的信心，于是他们发散思维，以前所未有的热情生产出了五花八门的电子乐器，有键盘式的、弦控式的、敲击式的还有吹奏式的。甚至还有各种各样，丰富多彩的音源模块供人选择。人们也基于MIDI 设计出许多记谱、作曲、音色设计、演奏、音乐教育等音乐软件。

（二）计算机与音乐的交叉学科愈渐成熟

音乐相关教育在结合了现代电子端软件技术后，产生了影响深远的化学反应，这种反应不仅奠定了近代音乐创作方式同时明确了音乐教育就是纯粹的人类精神产品，这种物质属性延续至数字多媒体技术设备登陆音乐世界，人类面对着巨大的信息网络世界，音乐对外扩张的速度史无前例，从接触其他领域到交互其他领域。在交互的过程中，音乐已经不是以往“娱乐第一，教育第二”的这种单渠道功能，而开始成为其他领域的科学家、美术家，美育研究者、社会时间家、历史学家、心理学相关人士提供研究原料，并且都在尝试新的交叉成果。

现如今，我们对于交叉学科的系统学习与运用更加趋于成熟化。音乐与科学技术的交叉学科已有六十余年的发展历史。我国许多高校也相继开设了相关的交叉学科专业，着力于培养音乐与理工科交叉融合的复合型拔尖创新人才,助力音乐与科技的融合,推动“一流学科”的建设。例如：计算音乐学（Computational Musicology）、录音混音（Recording and Remixing）、电子音乐创作与制作（Electronic Music Creation and Production）、音效及声音设计（Sound Effect and Sound Design）、计算机辅助的音乐表演（ComputeraidedMusic Performance）、计算机辅助的音乐教育（Computer-aided Music Education）等。

但这些专业的门槛相对较高，一般需要从业者必须具备一定的音乐背景，又具备较高的专业技术水平。比如，现在热度比较高的音乐人工智能专业，如果技术人员不懂音乐知识，听不出节奏、音高、和声，也不知道怎么拆解、渗透，进而训练更好的算法，那么他便很难将研究进行下去。

三、对未来音乐的畅想——元宇宙概念下的音乐

（一）元宇宙的空间价值

随着AR、VR 和互联网的发展，人们又提出了元宇宙（Metaverse）这个概念。表示“超越宇宙”的意思。维基百科对元宇宙的定义是：元宇宙的要素包括物质世界和虚拟世界，一个全面运作的经济，包括化身和数字资产在元宇宙不同部分的可转移性。元宇宙将会是去中心化的，将有许多公司和个人在元宇宙内经营自己的空间。

作为人类数字化生存新栖息，它形成了人们生活数字化的镜像空间，和人们在这个空间玩游戏、社交、个人创作，通过这个空间进行物理局限地突破，在更高维度的空间自由生活，这就是元宇宙最大的空间价值。

Facebook 创始人扎克伯格简单地描述说：“元宇宙是一组虚拟空间，在这里，你可以和与你并不处于同一物理空间的人一起进行创造和探索。”

元宇宙是一个具有永久性、并能实时渲染3D 世界的广泛网络，是一个平行于现实世界运行的虚拟空间。元宇宙支持具有连续性的身份属性、物品属性、历史、支付系统和权益，它具有广泛性，兼容性可以被无限的用户同时体验，并且每个用户在元宇宙中都有自己的独立身份体验。元宇宙是沉浸式的时代，它将从根本上颠覆媒体、娱乐、文旅会展、社交、购物、教育、艺术等领域的创作范式、技术路径、体验方式、商业模式，在互联网时代后再一次重塑我们的生活。

目前来看，元宇宙的快速发展主要体现在电子游戏、沉浸式社交等方面，空间的意义还是满足人类对于娱乐和精神依赖的诉求。但在未来市场发展和国家政策的两个维度来了解，我们可以预见到，未来趋于完整的元宇宙不会停留在只为满足人类单一精神需要和娱乐体验的虚拟世界层面上，它也会在人们最在意的教育、医疗、科学研究、艺术创作等方面，为人类一切生活带来唾手可得的服务，人类将在另外一个空间进入快车道。

我们可以预期，在元宇宙这个空间中，设计师可以设计任何天马行空的建筑场景，工匠们可以打造出从未见过的家具，艺术家的创作将利用自身认知在独一无二的数字场景中去创造出从未见过的艺术作品，他们可以在空间随意创作，当带回物理世界，这就是一个个传世之作。

（二）元宇宙中的音乐表现形式

同样，元宇宙对音乐行业乃至音乐界的颠覆，也是指日可待的。

随着技术的发展以及音乐活动和虚拟场景的融合，已经有不少音乐公司在朝着元宇宙的方向进行探索，在线上演出、虚拟偶像等方面已经有一定热潮，而区块链更是被认为有颠覆音乐行业现状的潜力。

比如说，由于疫情原因，许多国内的演唱会接连取消，出国也变得不便捷了。我们就只能在线上观看直播或者录播的演唱会。但这样的方式，与在现场观看的方式在体验上具有很大的差距。

而元宇宙中，我们可以足不出户，借助数字化分身自由地进入到虚拟世界里的剧场、音乐节、演唱会等各个场景，能真切地感受现场的氛围，与自己喜爱的歌手亲密互动，和现场的观众一同欢呼。甚至可以无限制地在虚拟空间中穿梭，自由选择观看演出的视角，还能利用互动模式与艺人进行零距离的虚拟互动。而对于歌手来说，开演唱会再也不必受天气、人数等限制，也不必为了达到好的视听效果而消耗人力、物力，反之，他们可以尽情地发挥想象力，把现实世界中很难做到的效果带到元宇宙中实现。比如说，演唱会不需要局限于舞台，而是可以带领观众们自由穿梭于各个场景之中，甚至是现实世界不存在的场景。表演者也能随时根据歌曲风格于情绪的变化更换自己的服装、发型和妆容。

（三）元宇宙中的音乐传承

在传承上，以往音乐需要由人和器物进行传播，因而在迭代的历史长河中很容易消逝。这也使寻根溯源的人们因为再难听到过去的声音而遗憾，而世界上幸存的古乐器，也多数因历史久远、质地被腐蚀而失鸣，再也无法奏响以往的音律。

在元宇宙中，文化与历史会被永久记录和留存，且不局限于文字、音像，所有的这些值得传承的东西，将会以新的形式被永久保存，甚至可以让人们身临其境地感受某个音乐被创作出来时的情境，可以与创作者感同身受，以便于人们更好地了解音乐的创作背景和作者创作时对乐曲赋予的情感。并且，在元宇宙中，每一件物品的制造工艺，也会被永久保存，包括乐器。总而言之，在元宇宙世界，我们可以打破壁垒，在不与现实脱节的情况下，实现让文化与历史永久留存的美好愿景。

（四）元宇宙中的音乐教育

同样，在元宇宙中，音乐教育也有了翻天覆地的变化。例如，在元宇宙里，学生们可以不出国也能“留学”。他们可以在元宇宙里上课、参加考试、借阅图书、游历校园、参加答辩等，在国内就能完成整个留学过程，获得犹如身临校园的真实体验感。这无异于为那些想要拓宽自己音乐视野的学生们提供了便利，更节省了留学的成本。如果元宇宙能保持良好的开放性和共享性，那么普通人也能接触到优质的国际教育资源，不受出身、年龄、地位等外在条件的限制，任何学生，都可以听自己想听的讲座、大师课，也可以演奏名贵的乐器，和自己喜爱的音乐家面对面谈话甚至一起合唱或者合奏。在器乐课堂上，学生们可以更直观、更全面无死角地观看教师的示范，甚至可以感受到教师演奏时的手形、手指力度、呼吸、身体律动等一系列现实世界很难体会到的感受，起到教学上的事半功倍。

而元宇宙中的音乐课堂，也不再局限于教室，更不同于现下流行的网络课堂，教师可以切换不同的场景，例如，当学生们学习圆舞曲这种曲风时，上课的场景便可切换至18 世纪的维也纳宫廷，学生们可以真切感受到当时的贵族们在优美抒情的3/4 拍舞曲中翩翩起舞的景象。

（五）元宇宙中的音乐创作

对于音乐创作者而言，元宇宙同样为他们带来了便利。如果你有一瞬间的灵感，而手边没有可以记录的工具，那么你也不必担心，在元宇宙中，人们的想法可以随时随地被记录下来。创作者们采风也不再需要跋山涉水，他们可以足不出户就能领略世界的美景，感受各地的风俗，观察到不同人的生活，从而得到自己想要的素材和感受。另一方面，并非所有好的音乐人都善于社交，善于推销自己的音乐。很多萌芽中的天才因为不适合社交媒体而失去了被看到、听到的机会，而在元宇宙中，有天赋的音乐人可以只专注于创作音乐，可以打造自己的“虚拟艺人”，不必因与更多的人打交道而耗费精力。

另外，元宇宙也给了那些有严重舞台恐惧的人，还有在幕后但也喜欢表演的人一个机会。元宇宙中的数字分身的登场打破了外貌、身材，甚至性别的限制。有了这层外壳，人人都可以以自己想要呈现的形象尽情释放自己的才华。借助这种艺术表现形式，可以使人们避免焦虑，也不需要太看重自己的外貌。

四、结语

虽然现在我们人类的技术不够支持这一概念的实现，但回顾以往，历史的长河中，很多科技都已颠覆了人类的认知。英特尔创始人之一戈登·摩尔谈到过，集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18 个月便会增加一倍，这便是著名的摩尔定律，它一定程度揭示了信息技术进步的速度。虽然并非自然科学定律，但这种趋势已超过半个世纪，并被信息技术专家们所认可。而回到当前，6G 技术、芯片技术和VR 硬件技术都在飞速进步，在这种正向加速的情况下，可能十年之内我们就能看到一个真正意义上的元宇宙雏形了。