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电子界面奥秘:模块化

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Secrets of electronic interfaces: Modularity

在为 Native Instruments 撰写的系列文章中,《PUSH TURN MOVE》与《PATCH & TWEAK》的作者 Kim Bjørn 探讨了通过硬件与软件同音乐进行交互的方法。在第四期文章中,他将深入探索无论对于硬件还是软件都同样适用的各种模块化思路。

大多数电子乐器都将不同的功能整合在旋钮、推子、按键等控件组成的面板之下;或者将这些功能深深隐藏在软件代码中。最终的结果大同小异:留给你的往往是一台静待你去微调的乐器。但如果你能够将这些功能拆分并以全新的方式重新组合,从而打造属于你自己的信号路径或乐器,并进行更深层次的探索,那会怎样?你并不需要成为西海岸合成器狂热爱好者,或是 REAKTOR 代码极客才能读懂本文;对于任何类型的 DJ、制作人和音乐人来说,模块化的概念都有很多值得借鉴之处。

模块化的三个层级

系统配置(Setup)

大多数电子音乐人使用的配置都由不同的插件、硬件设备或效果器单元组成,每个部分各司其职。某款合成器可能负责演奏贝斯声部,鼓机负责节拍,DAW 用于混音,而几个插件则可以用来处理任何效果,或是作为额外的合成器或采样。一人乐队早已不是新鲜事,它本质上就是一个由多台设备构成的模块化系统。在这个层级上,如果你对某个环节不满意,只需旁通或更换该设备,换成更合心意的选择即可。

单体设备(Device)

在一台乐器内部,通道、效果器或振荡器等不同组件让音乐人能够调用乐器或设备中的各项功能。早期的庞大模块化系统由各自承担特定功能的独立单元组成(例如 LFO、VCO、VCA 等)。这些功能随后通过可插拔的跳线连接在一起。例如,一台调音台由 8 个、16 个或 24 个等不同的单通道条组成;而在合成器中,一个独立的模块可以充当滤波器。在这个层级上,你会希望设备在功能(例如多种效果类型)、信号路由和更新方面尽可能灵活——或者最理想的情况是,你对它的每一个部分现状都非常满意。

模块自身(Module)

模块化的第三个层级存在于模块自身内部。以调音台为例,单个通道条包含音量推子、若干 EQ 控制旋钮、效果发送控制、按键以及输入接口。在合成器的滤波器模块中,它可能包含频率控制、共振控制、输入以及输出接口(例如高通、低通和带通)。在这个模块化层级上,你不必局限于合成器自带的滤波器或调音台上的 EQ 控制;只需将该模块取出,换成另一个具备你所需功能或特性的模块即可——当然,前提是该设备本身必须是模块化的。

来看看始终充满创新精神的 DJ 兼音乐创作者 Richie Hawtin 如何以真正的模块化精神打造他的演出《CLOSE – SPONTANEITY AND SYNCHRONICITY》。

聊聊信号流

在深入探讨模块化之前,我们先来理清一件基本的事情:信号流。减法合成(Subtractive synthesis)始于振荡器丰富的谐波内容,随后将它们混合在一起,混合后的声音经过滤波处理,最后通过包络和其他调制器对其塑形。这种信号流通常会通过各种方式可视化呈现:从连线、箭头和控制分组,到闪烁的 LED 灯和展示声音架构的图形屏幕。这里的关键在于,我们拥有基于传统方式的固定路由。而在模块化体系中,这种固定路由受到了挑战与探索。

信号流可视化的鼻祖是原版 Minimoog,这绝非偶然:振荡器进入混音器,信号经过调制处理,然后输出。清晰明了,简单直接。

而在 MONARK(同样基于减法合成)中,信号流在功能从左至右的布局中也一目了然——极为简洁。

Monark 合成器界面展示了从左至右的减法合成信号流

相比之下,FM 合成器通常会用图表直观展示算子(operator)之间的关系,而其他设计也可能采用不同的信号流。FM8 使用调制矩阵来控制算子之间的连接以及频率调制的量,如下图所示:

FM8 合成器频率调制矩阵界面,用于在算子之间路由连接

进入矩阵

实现某种模块化的首要前提,是将不同的功能以多样化的方式组合,从而建立全新的信号路由。例如,你可能不仅想用键盘上的调制轮控制滤波频率,还想控制包络的起始时间(Attack)。在这种情况下,调制矩阵便派上了用场:一个轴代表调制源,另一个轴代表调制目标。无论是为了实现快速、无需线缆的信号路由,还是为了节省空间,矩阵都能提供极大的灵活性。

在经典的 EMS VCS3 传奇的 16×16 矩阵上,用户通过插入插针来建立连接。插针的颜色可以代表不同的电阻值,从而代表不同的信号或调制量。不妨在合成器设计师 Tatsuya Takehashi 的这段视频中,看看他对 EMS VCS3 的详细演示。

经典的 EMS VCS3 模拟合成器配有 16×16 插针调制矩阵

用于断开或建立源与目标之间连接的调制矩阵在当代许多合成器中已经非常普遍,例如 Arturia MatrixBrute,其 16×16 按钮网格除了具备音序和预设选择功能外,还提供了一个庞大的调制矩阵。

配有 16×16 按钮调制矩阵的 Arturia MatrixBrute 模拟合成器

半模块化

现在我们了解了信号流并尝试了矩阵,接下来就可以进入常被称为“通往模块化之门”的半模块化合成器领域了。它们是独立运行的设备,其内部信号流已经预先接好(即“内部默认连接”或 normalled)。这意味着只要插上电源,你就能快速获得声音结果。而通过跳线点(patch point),你可以绕过常规路由,发掘全新的声音领域。

ARP 2600 是一款由已故的 Alan R. Pearlman 和 Dennis Colin 设计的半模块化模拟合成器。与 20 世纪 70 年代的其他模块化系统不同,ARP 2600 在内部预先连好了一组固定的基础合成器组件。它被设计为两个独立的箱体:合成器主体和键盘。

经典的 ARP 2600 半模块化模拟合成器与键盘单元

清晰的文字标识和直观的连线示意,使得对模拟合成不熟悉的音乐人无论是否使用跳线都能轻松上手。ARP 2600 曾被 Stevie Wonder、Herbie Hancock 等众多知名音乐人使用。

半模块化原理示意

1978 年推出的 Korg MS-20 模拟合成器将所有跳线接口集中在设备右侧,操作十分便捷。它们按照面板上所示的默认信号流排列。这种设计让人一目了然地看清信号路径可以在何处被中断或重定向。

展示前面板跳线插孔与控制旋钮的 Korg MS-20 模拟合成器

如今市面上有不少硬件半模块化合成器可供选择,其中包括 Moog Mother-32、Make Noise 0-Coast 以及 Korg MS-20 Mini——不过,如果你想要带键盘的款式,Moog Grandmother 能让你迅速上手,它甚至通过在前面板上采用不同颜色区分各模块来强化模块化设计理念:

无论基于硬件还是软件,半模块化界面都是进入模块化合成器世界便捷且能即刻带来满足感的方式——同时还能通过更直观易懂的界面学习声音的生成、调制与路由。

完全模块化的魅力

模块化是一种灵活且极为高效的构建方式——看看宜家(IKEA)家具或乐高(LEGO)就知道了。相比半模块化世界更进一步,当能够完全分离或改变信号路径中的元件时,真正的模块化魅力才会迸发。比方说,如果你不想要晶体管梯形滤波器,那就换成 SEM 风格滤波器或二极管梯形滤波器;或者你想要七个正弦波而不是三个?完全没问题,只要你拥有提供相应功能的模块即可。

模块化系统属于流动性最强、最复杂且功能最多样的电子乐器之列。通常情况下,用户可以从品类繁多的独立模块中进行挑选,根据需求自由摆放、连接甚至替换。自然地,这种高度的自由度也兼具优缺点。

一方面,能够使用来自多个不同厂商的模块组装属于自己的合成器,能打造出完全独一无二且彰显个性的乐器。另一方面,面对如此纷繁多样的组件,要构建一个易于掌控的用户界面可能会极其吃力,对于经验尚浅的用户尤为如此。即便抛开跳线的繁琐,模块化合成器也很难像固定架构合成器那样迅速形成肌肉记忆。模块化系统涵盖硬件与软件两种形式,融合了从经典模拟设计到前沿创新理念和技术的万千可能。

举世闻名的作曲家兼音乐人 Tom Holkenborg(又名 JunkieXL)在诸多电影原声带中都运用了他庞大的模块化系统,并且十分擅长讲解自己的工作流:

Kaitlyn Aurelia-Smith 同样对模块化合成器情有独钟,她使用 Buchla Music Easel 进行创作和演出。她表示:“使用模块化合成器让我觉得自己本质上成了一名乐器制造者,这种感觉让我无比兴奋。”在下方的视频中,看看她是怎样步入模块化合成领域并进行“编排”(orchestrate)的:

极客时间:模块化合成器硬件格式

如果你决定更深入地探索模块化合成,先了解一下四种主要格式会很有帮助。

Eurorack 格式

1997 年,Dieter Doepfer 推出了 A-100 系列模块,自此被尊为 Eurorack 之父。那是模块化合成器复兴的巅峰时期,自那以后其受欢迎程度便不断攀升。Doepfer 模块在设计上始终如一,并激励了无数厂商跨入 Eurorack 领域,催生了丰富多样、极具创意的风格与技术。跳线使用 3.5 mm 迷你插孔,控制器尺寸也与之匹配,同时仍保持了相对友好易用的操作体验。以下是一段适合初学者的 Eurorack 模块化入门介绍:

Moog Unit(MU)格式

MU 格式起源于 Bob Moog 的模块化合成器,是一种尺寸较大的格式,配有大号旋钮、用于信号连接的 1/4" 大两芯插孔,以及充足的面板操作空间。Moog Music 基于此设计打造了许多系统,在模拟合成蓬勃发展并广受欢迎的 20 世纪 60 和 70 年代,它是知名艺术家与乐队的首选格式。你可以在这里看到并听到 Moog 模块化系统的实际运作,而该格式的当代系统还包括 Synthesizers.com 和 Moon。

Serge 格式

Serge Modular 系统由法国作曲家兼电子设计师 Serge Tcherepnin 于 20 世纪 70 年代在加州艺术学院(California Institute of the Arts)开发,植根于 Tcherepnin 打造“大众合成器”的构想。该系统使用香蕉插孔(banana jack),其 4U 模块采用了极具辨识度的颜色编码设计:红色代表触发信号(trigger),紫色代表同步信号(sync),蓝色代表直流耦合信号(DC coupled),黑色代表交流耦合信号(AC coupled)。规整的面板设计配有排列整齐的插孔与旋钮,呈现出低对比度却井井有条的布局。目前诸如 Random Source(Serge 现任首席创新官)等厂商均提供 Serge 模块与系统,活跃的独立制作者社区也为 DIY 玩家提供印刷电路板(PCB)、面板和套件。瑞典公司 73-75 对原始面板设计进行了现代复刻,外观同样令人赞叹且充满神秘感:

采用 4U 香蕉插孔面板构建的 Serge Modular 合成器现代复刻系统

Buchla 格式

Don Buchla 带着所谓的“西海岸”合成理念,大约在与 Bob Moog 相同的时期(20 世纪 60 年代初)开始创造自己的乐器,但两者的理念却大相径庭。Buchla 系统同样使用香蕉插孔,并采用色彩编码插孔设计:CV 输入为黑色和灰色,CV 输出为蓝色、紫色和绿色;脉冲输入为橙色,脉冲输出为红色。Buchla 模块集成在一个独立封闭的系统中,通常鼓励用户去试验和探索这些(通常是多功能的)模块所带来的无限可能。这也体现在其多样的面板布局和指示灯上,它们能够为用户提供直观反馈。

下面由 Suzanne Ciani 为大家讲解她与“神秘”的 Buchla 系统合作的创作历程:

如果你被 Buchla 的声音所启发,何不亲自试试这款 Reaktor ensemble?

探索模块化世界的七种方式

即使不为了怪异的生成式音景或经典的柏林乐派(Berlin School)音序,尝试不同程度的模块化也能挑战你对乐器、插件以及工作流的固有认知。以下是几种入门途径:

使用吉他单块效果器

如果你热衷于效果器,将几块吉他效果器单块串联在一起是探索模块化的绝佳方式。从合成器和 DJ 混音,到鼓声轨道和人声,吉他单块都能创造奇迹。连接效果器单块最常见的方式是以塑形设备开头,接着是失真(distortion)、法兹(fuzz)、过载(overdrive)等增益类设备,然后是合唱(chorus)、镶边(flanger)、颤音(tremolo)等调制类效果器,最后接入延迟(delay)和混响(reverb)。不过,这一顺序完全由你决定 —— 为何不试试在法兹之前加入混响,或者在镶边之后加入失真呢?

例如,可以点击此处查看 Sara Simms 撰写的关于如何将效果器单块融入 Traktor 设置的指南。

模块化多重效果插件 MOLEKULAR 和 GUITAR RIG 是极佳的实验起点。更进一步,你还可以将 CRUSH 或 MOD PACK 与真实的实体吉他单块结合使用,就像 Hainbach 在这段视频中所做的那样:

尝试半模块化设备

如前所述,半模块化合成器是进入模块化思维的极佳跳板。除了前面提到的设备之外,Behringer Neutron 和 Korg Volca Modular 提供了两种低成本的选择。这段视频将带你一窥如此小巧的实验设备所蕴含的无限潜能。如果你希望将其与电脑工作流深度融合,请确保该半模块化设备配备了必要的 MIDI 输入,以便同步速度和录制声音。它非常适合将实验性声音片段采样到 MASCHINE 中来构建音轨。就连 Ski Beatz 也是这么做的。

使用 BLOCKS WIRED 创建并调整声音

模块化合成的一大魅力在于你能获得的丰富声音与编曲可能。何不借由 BLOCKS WIRED 迈入模块化世界?它是由 REAKTOR Blocks 打造的三款已预先连线的模块化合成器套件 —— 也是开启充满趣味的模块化合成探索最简单的方式。

进阶探索 REAKTOR BLOCKS

当你准备好放开手脚,在背面进行跳线连接时,你可以选用完整版的 REAKTOR,探索 BLOCKS 带来的诸多模块化选项。REAKTOR 堪称 Native Instruments 软件中模块化程度最高的存在,不妨跟随名为“Play Patch Build”的 Native Session 视频,深入领略 REAKTOR 展现的模块化魅力。

连接虚拟线缆的模块化合成软件界面

从模块化软件与应用程序入手

由 Andrew Belt 开发的免费独立软件 VCV Rack,是目前普及度最高、社区支持最完善且体验极其真实的模块化合成软件。虽然它也推出了付费版本,但其自带的免费“Fundamental”模块套件非常实用,其中包括一台示波器,非常适合用来观察并学习波形与合成原理。

这里有数百种可用插件 —— 部分免费,大部分仅需少量费用。你不仅能找到来自 Befaco 或 Grayscale 等 Eurorack 厂商的授权版本,更有 Mutable Instruments 的免费模块套件(在 VCV Rack 中名为 Audible Instruments)。VCV Rack 是一个绝佳的探索平台,无论从基础跳线开始,还是任意添加相同模块 —— 比如让 20 个相互调制的 LFO、一个 272 步进音序器,或是计算机所能承受的任何复杂跳线。这里有一份出色的入门教程助你上手。

另一个绝佳选择(如果你有一台 iPad 的话)是在 Moog Model 15 iOS app 中滑动点击,它是学习合成与模块化的出色工具 —— 通过这 15 节课程即可开始学习。

定制 DIY Polivoks 模块化合成器 Eurorack 系统

入手一套预配置模块化系统

有些从半模块化起步的人可能会发现自己想要更多。无论是资深艺术家还是初学者,都有充分的理由偏爱预配置系统:它们往往一站式提供所需的一切,结构与美学风格也更为统一,因为厂商已经深思熟虑过模块之间如何协同运作 —— 例如,不妨看看全新的 pocket operator modular system。它通常比单独购买各个模块更划算。有些系统是围绕特定概念或风格打造的,例如 Erica Synths Drone System;还有些系统能让你体验独特的格式或设计哲学,比如采用纸板面板和插针线缆的 Robert Langer AE Modular System。

置于木质工作室机架箱中的 Eurorack 模块化合成器配置

打造属于你的百宝箱……

想要探索采样的极限重构、制作一个效果器盒子、一座“滤波器花园”,抑或是打造你的专属音序器天堂?那么模块化绝对是不二之选,你完全可以打造属于自己的奇迹百宝箱。看看这段将模块化系统用作吉他效果处理器的视频 —— 最棒的是,你也可以用模块化软件实现这一点:

阅读、观看、连线、深入探索 —— 立即行动!

与任何其他音乐和技术主题一样,模块化也是一个充满无尽探索与实验的领域,能够引申出诸多不同的路径。我当然要向你推荐 PATCH & TWEAK 这本书,但如果你已经快被海量的 YouTube 视频和 PDF 说明书淹没,亲自去线下探索模块化也是一个极好的方式:去参加当地的交流聚会、搜索 Facebook 小组,并与本地的爱好者和音乐人们建立联系,他们能帮助你初试身手,或为你未来的模块冒险开拓更广阔的视野。
KIM BJØRN 是 PUSH TURN MOVE 的作者及 PATCH & TWEAK 的合著者。作为一名电子音乐人、作曲家兼设计师,他对人机交互拥有深厚的兴趣。他常驻哥本哈根,经常在交互与设计创意领域发表讲座并举办工作坊;他曾发行过六张氛围音乐专辑,并在全球各地的演出场馆和音乐节登台表演。欢迎阅读他此前在本博客发表的专题文章:关于 工作流、表现力 以及 协作与互联。

Arp 2600 照片摄影:Vintageworks.nl

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