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声音合成:重新定义乐器演奏的技术    

想象一下,一台前所未有的电子琴——可以根据您演奏的乐句“演唱”预先编好的歌词。与传统的电子琴和合成器不同,也与专门的录音室制作设备不同,Casiotone CT-S1000V 代表了一种全新的演奏乐器概念,它围绕着一项开创性的新技术构建:声音合成。

自 20 世纪 80 年代以来,基于 PCM 的技术已经为电子琴乐器演奏者提供了大量标准的真实乐器音色。但令人信服的人声复制却始终遥不可及。不仅如此,即使在音调不变的情况下,人声也会表现出巨大的音色变化,而歌词还增加了另一层复杂性。即使是一个特定的词,旋律和乐句的不同,以及前后歌词的不同,都会要求改变波形。

虽然也有一些产品旨在以电子琴形式复制人声,但它们需要专门的操作和演奏技术,或者需要对预编歌词进行微小的校准和演奏——这些因素限制了音乐家对它们的使用。

Casio 的声音合成技术克服了这些问题,让键盘手触手可及地再现人类的歌声。CT-S1000V 的推出意味着任何人都可以随时随地创作乐音,而无需特殊技术。


实时“歌唱”的乐器

Casio 与 Nagoya Institute of Technology 的研究人员共同开发了“声音合成”技术,这是一项开创性的新技术,可让器乐演奏者轻松掌握歌唱声线。基于早期机器学习研究的发音型号被用于调制一系列被称为“歌手”的虚拟人声片段中的音调,结合内置预设词曲和用户在 Lyric Creator 应用程序中输入的歌词,通过电子琴产生流畅的乐曲。人声是由模仿人类声带设计的 PCM 音源产生的音调与根据歌词输入生成乐句的滤波器组合而成的,还可以通过控制旋钮进行实时调整,以进一步调整年龄和性别等特征。

这项技术与以往通过电子琴触发预先录制的人声或声码器的方法截然不同,前者是将实时演唱的人声与合成器音色相结合。除了无需特殊技术外,声音合成技术还能让您将预先编制好的歌词与任何旋律或和声搭配起来,在乐器和词曲表达的结合点上开辟出新的可能性。


音符模式和乐句模式可控制乐曲的演绎

乐曲如何演绎由两种模式之一决定:在音符模式下,您弹奏的音符构成旋律,乐曲随着弹奏的每个音符演绎;而在乐句模式下,您弹奏时乐曲会以固定的节拍自动演绎。

音符模式会根据所弹奏的音符触发乐曲中的每个音节,并在松开琴键时应用终端辅音,从而产生流畅、自然的乐章。此外,还有几项功能可防止弹错音符而失去乐点的风险。Casio 的 SP-3 和 SP-20 踏板(单独出售)或其他市售脚踏开关可用于在乐曲中前进或后退,或重置歌词位置。您还可以使用低音区键选择下一个要发音的音节,并控制和弦演奏时音节的前进方式。

虽然音符模式和现有的声音合成软件在很大程度上要求事先固定好人声旋律,但在乐句模式下,CT-S1000V 可以在您演奏时自动向前移动歌词,让您能够即兴创作。只需事先设置好歌词及其节奏分段和 BPM,然后自由播放,就能听到歌词随着时间的推移被唱出来。

通过这种模式,您可以超越对旋律的简单理解,根据高级电子琴技巧创作出复杂的乐章。与此同时,如果您的电子琴技巧较为基础,也可以放心,即使不小心按错了琴键,乐句也不会“中断”。乐句模式的另一个优势是自然的音韵衔接,能创造出流畅的声乐段落。这也为您提供了一个绝佳的作曲平台,让您可以通过电子琴的直观界面创作出新的乐章并进行编曲。

事实上,正是乐句模式使 CT-S1000V 不仅仅是一个拥有新的声音生成器和音色的全新电子琴,而是将其转变为一种乐器,为音乐表达开辟了新的可能性。


实时控制声乐音色

CT-S1000V 有 22 种预设人声(或称“歌手”),从“合唱团”和“波萨诺瓦”到“儿童”甚至是“声码器”,每一种都有自己的特点。这些“歌手”由多种波形和白噪声等元素组成,经过精确调整,无论演奏单音旋律线还是更复杂的和声,都能使元音和辅音变得清晰。

同时,CT-S1000V 控制面板上的物理控制旋钮可实时控制颤音和滑音等参数,以及音色特点,从而确定所选“歌手”的年龄和性别。通过调整击键和释键时间以及发音速度,您可以在词句和音节之间塑造更自然的过渡,并巧妙地控制声音传入耳朵的时间。此外,您还可以上传 16 位/44.1 kHz 的 WAV 文件,创建自己的“用户歌手”,而不同参数的组合还有助于发掘完全原创的声音。Casio 的声音合成技术使 CT-S1000V 具有如此独特和令人愉悦的实验空间。


“歌手”示例

合唱团


中型女声合唱团的音色。辅音发音清晰,即使在演奏和弦时也能听清。

三重唱


男声三重唱。辅音发音清晰,即使在演奏和弦时也能听清。

声码器 1


类似声码器的音色,在 80 年代的迪斯科金曲中非常流行,音调低一个八度。

 更多信息

波萨诺瓦


充满气息的波萨诺瓦风格女声。

歌剧


带有独特颤音的歌剧音色。

死亡之声


一种被称为“咆哮”的激烈声音,用于死亡金属音乐流派。声音中不包含基音。

幽灵


在初始阶段加入向上弯曲音,以创造出一种有趣的幽灵般的声音。

动物


这是一种独特的音效,可在模仿鸡、牛、狮子、猫和山羊的同时唱出词曲。


结合各种功能创建复杂的声乐韵感

通过结合 CT-S1000V 的多种内置功能,可以进一步扩展声音合成和 CT-S1000V 的创造力。例如,琶音器可通过按住的琴键生成琶音和弦和其他乐句,还可与音节随机器结合使用,以随机顺序发出词曲中的音节,从而创造出超凡脱俗的音群。

内置 DSP 效果与器乐音色相结合,可发掘更多动态组合。在再触发器功能激活的情况下按住一个琴键,可以重现快速、完美地连续敲击琴键的效果。您可以将再触发器与按住功能结合使用,使琴键在松开后仍能重新触发,从而实现物理演奏无法实现的韵感和编曲。

使用 Lyric Creator
应用程序
上传原创歌词

请在 App Store/Google Play 上查看有关智能设备型号和操作系统的兼容性信息。

输入词曲


您可以使用 iOS 或 Android 设备,通过 Casio 自带的 Lyric Creator 应用程序输入英语和日语词曲。这些文本会自动划分为音节单位(不过您也可以手动指定划分,并将多个音节组合在一起),将生成的数据导出到 CT-S1000V 后,您就可以开始演奏了。

设置节拍


在乐句模式下,词曲的播放节拍是通过为单个音节单元分配音符值(八分音符、四分音符等)和插入休止符来确定的。单个歌词音调包含速度数据,可通过 CT-S1000V 本身进行调整。速度还可与 DAW 或其他外部 MIDI 设备的 MIDI 时钟同步,以确保您的乐句始终与时间保持一致,让您可以尽情大胆尝试。

2025.1.23 Lyric Creator ver2.0.0 现已上市!

新功能让抒情创作更灵活、更舒适

新功能简化了抒情乐句音符值的设置。除了标准的音符符号输入外,现在还可以通过沿网格线拖动音符来编辑音符值。每个音符值都显示为一个可视化方框,便于直观地调整长度和位置。这样就可以精确微调音符和休止符的持续时间,而标准音符符号输入则无法做到这一点。此外,小节线现在可以在屏幕上显示,从而简化了复杂节奏的编辑,例如跨小节的切分音。
此外,应用程序还可直接播放任何节奏的歌词短句。这样,在将歌词数据传输到乐器之前,您就可以立即检查节奏和歌词乐句的音效。

对乐句和发音进行深耕细化


如果用户希望使用真正精细的方法,可以更深入地编辑构成单个音节的音素。除了制作更清晰的发音外,这一过程还可用于模拟地方口音或模仿英语和日语以外的其他语言的发音。(请注意,可用的音素库仅包含标准英语和日语中出现的音素。)

音素编辑中使用的音素符号和 IPA 对应表

将歌词串联成更长的音序


虽然 Lyric Creator 对可以输入的歌词长度有限制(最多 100 个八分音符音节),但上传到 CT-S1000V 后,单个歌词可以串联成更长的音序。使用此功能,您可以在输入阶段对各个声部进行微调,然后再在 CT-S1000V 中将它们组合起来,创作出一首完整的歌曲。

创建自己的“歌手”


还可以使用 Lyric Creator 应用程序将存储在智能设备中的 WAV 音频样本(16 位/44.1kHz,单声道/立体声,最长 10 秒)转换为“歌手”原声片段,然后将其加载到 CT-S1000V 中。通过编辑界面,您可以设置年龄、性别、音域和颤音等特征。

CT-S1000V 的 22 种“歌手”预设均通过将不同的波形与白噪声等元素混合在一起,以达到清晰的发音效果,因此“用户歌手”波形可能无法达到相同的发音水平。但通过一些实验,您可以创造出新的声音,包括类似 CT-SV1000V 的动物预设的抽象声音。

请从下方链接下载与“用户歌手”兼容的免费波形样本 (SawC4+WhiteNoise.wav),开始进行实验:
https://support.casio.com/en/support/download.php?cid=008&pid=20

将 CT-S1000V 连接到智能设备


在智能设备上安装 Lyric Creator 应用程序后,通过 USB 线缆将设备连接到 CT-S1000V 即可开始传输歌词、音序、声音样本等。在连接过程中,您还可以使用该应用程序查看 CT-S1000V 内部驱动器的可用空间、删除文件和编辑文件名。程序文件使用专有格式导出,可在 CT-S1000V 用户之间共享。您还可以从 DAW 导入 Music XML 歌词数据和音符值。

声音合成:自 PCM 以来声音生成技术的首次飞跃

Casio 音源开发历史 

脉冲编码调制 (PCM) 技术诞生于 20 世纪 70 年代的音频行业研究与开发,它通过数字方式再现来自实体乐器和人声等模拟音源的声波,对我们的日常音乐生活产生了极大的影响。

元音-辅音合成

Casiotone 201

PD 音源

CZ-101

iPD 音源

VZ-1

1980 年,在利用数字技术为每个人带去音乐演奏乐趣这一目标的推动下,Casio Computer Co., Ltd. 推出了 Casiotone 201 及其开创性的元音-辅音合成方法,首次进入乐器市场。20 世纪 80 年代中期,随着录制的音乐从模拟唱片转向数字 CD,以及竞争对手乐器制造商竞相开发用于音乐创作的数字合成平台,Casio 推出了基于我们独特的相位失真 (PD) 音源的 CZ-101 合成器电子琴。1988 年,随着 VZ-1 及其集成相位失真 (iPD) 技术的推出,Casio 对数字合成的贡献又向前迈进了一步。

20 世纪 80 年代正是电子乐器对流行音乐产生巨大影响的时期。采用 PCM 技术的新型电子琴和合成器占据了舞台的中心,使艺术家们能够使用全新的音色创作唱片,并探索新的表演风格。与此同时,内存的改进不断降低数码乐器的价格,使普通消费者越来越容易接受。

1985 年,Casio 发布了 MT-500 电子琴,该电子琴使用基于 PCM 的音色生成技术将鼓和钹的声音数字化,为传奇的 SK-1 采样电子琴的一飞冲天奠定了基础,这款电子琴在 1986 年一经推出,销量便达到了 100 万台。随后,1988 年又推出了完全基于 PCM 音色生成技术的 CT-640 电子琴。

大约在同一时期,PCM 技术也催生了音质越来越逼真的电钢琴。基于 PCM 技术的 CDP-3000 是 Casio 在 1988 年推出的另一款新产品,它是 Casio 第一款采用击弦键盘的电钢琴。1991 年,Casio 推出了 AP-7 及其高级钢琴 (AP) 音源,全面进军电钢琴市场,推出了至今仍然广受欢迎的 CELVIANO 系列。在随后的几年中,内存的不断改进推动了性能和音质的提升,价格也越来越亲民。

但 PCM 音源并非没有局限性。

虽然 PCM 音源是忠实再现存储声音的理想选择,但在再现因演奏动态而产生的音色和发音的微妙变化时,PCM 音源却显得力不从心。Casio 启动了一项旨在解决这一问题并推动 PCM 架构发展的研发计划,并于 1993 年推出了 CTK-1000:这是一款电钢琴,其集成交叉声音架构 (iXA) 音源将基于 PCM 的音色生成与力度响应和 DSP 功能结合在一起。

我们目前的许多产品仍然使用基于 PCM 的音源,并结合 Casio 独特的技术,以再现因音符衰减和演奏动态等因素而产生的复杂音色变化。我们的电钢琴产品系列包括采用声学智能谐振器 (AiR) 音源的 Privia 和 CELVIANO 系列,以及采用 AiR Grand 音源的 CELVIANO Grand Hybrid。同时,Casiotone 系列也采用了基于 PCM 的声学智能多重表现 (AiX) 音源。

基于 PCM 的音源

SK-1


CT-640


CDP-3000


CELVIANO AP-7


CTK-1000


Privia PX-S1100


CELVIANO Grand Hybrid GP-510BP


Casiotone CT-S1

尽管这些进步使基于 PCM 的音色生成技术能够忠实再现各种乐器的音效,但对于最基本、最具历史意义的乐器——人声——来说,它仍有困难。重现乐章声线必须应对一系列挑战。不仅不同的发声技巧会产生复杂的音色变化,而且歌词内容也会带来大量需要处理的变量。从词汇的多样性到音节之间的过渡,以及不同的旋律或乐句可以完全改变特定词语所需的波形。虽然近年来基于 PCM 的方法以及声码器和其他技术取得了进展,但其重大缺陷仍然阻碍着广泛应用。

现在,Casio 终于在 2022 年推出了一种全新的声音生成技术——声音合成,使得 Casio 长期以来的研发努力终于取得了成果,打造出一款全新的乐器:Casiotone CT-S1000V。这款新设备将声音合成与革命性的乐句模式相结合,完成了将歌唱声线置于指尖的复杂任务,而其界面简单直观,任何人都能使用。正如过去 30 年给我们的生活方式带来的巨大变化一样,我们希望这项最新创新也能给音乐表演和作曲领域带来类似的影响。

声音合成

Casiotone CT-S1000V

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