2014年12月30日 星期二

Roland數位鋼琴的規格與技術。《音色篇》彈奏力度與音色變化的對應

「數位鋼琴比較,現在應該更著重在「表情力(expressivity)」!」一文中,已經說明了好的鋼琴觸鍵應該要能表現出細膩的鋼琴音色變化,而「觸鍵」與「音色」也不應是切割開來看的。
換句話說,即使開發出重量與阻力跟真實鋼琴完全一致的數位鋼琴鍵盤,但數位鋼琴的強弱音色變化卻沒有辦法與觸鍵相呼應,對演奏者而言,這樣的觸鍵仍然不是真實的。

大家都知道彈奏力度會反應出琴音的強弱,而琴音的強弱不只是音量大小的變化而已,鋼琴音質也會隨著強弱而有明亮與柔和的差異。
漸強演奏時,真實鋼琴的琴音不只是音量逐漸變大,音色也會從柔和逐漸明亮
對於採用取樣音色的數位鋼琴而言,要實現強弱音也有音色變化的現象,是一個要去克服的技術瓶頸。(關於取樣技術,請參考「Roland數位鋼琴的規格與技術。《音色篇》88鍵琴音各自獨立取樣」)

早期:用同一個取樣處理強弱音
早年或現今廉價的數位鋼琴,強弱音表現的處理方式,只是改變音量的大小聲而已,因為只是用同一個取樣來處理,表示音色不會隨強弱而改變,不像真實鋼琴有明亮與柔和的差異。
早期或廉價數位鋼琴,強弱音只有音量改變,但音色沒有變化(圖中色塊深淺代表音色))
隨著數位科技的成熟,讓記憶體成本下滑、處理器效能提升,因此數位鋼琴就出現了:

【分段式的動態取樣技術】多用幾個取樣來分別處理強弱音。
同一個琴鍵的鋼琴取樣,會有音質較柔和的弱音取樣,也會有音質較明亮的強音取樣。

如此當輕觸琴鍵時,數位鋼琴就會選擇弱音用的取樣來發聲;重彈琴鍵時,就會切換為強音用的取樣來發聲。

在同一個琴鍵上應該要做幾段強弱音色的取樣?當然是越多段越好,因為真實鋼琴從弱到強之間的音色變化,是不可能有分段的,彈奏指力些微的改變,都會微妙影響鋼琴的音色。

然而礙於現實成本考量,動態取樣的段數不可能無限上綱。甚至在現實中,在消費者可接受的價錢範圍內,數位鋼琴商品實際能做到的,最多也只是五段的動態取樣,這跟真實鋼琴無縫不分段的強弱音色變化相較,音色表情變化的細膩度還差很多。
四段式動態取樣的數位鋼琴,由弱到強間分成四種音色來表現(圖中色塊深淺代表音色)
用增加分段取樣的方式來提升數位鋼琴的表現力,在商業考量下顯然是不實際的,這讓數位鋼琴廠商必須考慮用其他的技術,來彌補分段式動態取樣的不足。

【SuperNATURAL鋼琴音色技術,無縫不分段的強弱音色變化】
Roland SuperNATURAL鋼琴音色,是全球第一個突破音色取樣瓶頸的技術,讓數位鋼琴的強弱音色變化,如同真實鋼琴一樣的無縫不分段。
Roland SuperNATURAL鋼琴、及真實鋼琴的強弱音,音色變化是無痕不分段的
以下對照實驗影片,能讓您更清楚一般數位鋼琴,與Roland SuperNATURAL鋼琴的差異。建議您用耳機仔細聆聽。

這是在電腦中建立一段由極弱漸強的單音連奏MIDI指令,分別觸發一般的數位鋼琴、以及Roland SuperNATURAL數位鋼琴的聲音。

第一個影片是在一般數位鋼琴上的測試。這台琴採用四段式動態取樣,也就是說由弱到強之間有區隔出4種音色變化。請特別注意當彈奏力度增強到兩種音色的切換點時,聲音會出現較為突兀的轉折。這是在真實鋼琴中不應該出現的現象。
除了音色會有突兀的轉折點之外,在同一個取樣的力度區間中,手指力度的細微改變,也不會反應在音色上(只有音量改變而已),如此不僅是侷限了演奏家的表情發揮力,對於練習者而言,也不容易查覺出運指技巧的問題。

以下則是Roland SuperNATURAL數位鋼琴上的狀況。由弱到強之間的音色是平滑無縫的變化,沒有任何音色明顯轉折的突兀狀況。
SuperNATURAL鋼琴音色跟真實的鋼琴一樣,手指力度的一點改發都會引起音色上的細微變化。這也才是鋼琴家所需要的鋼琴表情力,對於鋼琴學習者也才能正確觀察自己練習運指的狀況。

Roland SuperNATURAL鋼琴技術,除了音色能隨著真實演奏力度產生縫不分段的變化之外,另外還有一個很重要的特點,就是自然衰減音(decay)的實現。請參考「Roland數位鋼琴的規格與技術。《音色篇》自然衰減音(decay)的處理」

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