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標(biāo)題: 我的電子琴研發(fā)過程(從模擬到數(shù)字到單片機):電子琴發(fā)展史 [打印本頁]

作者: dalaoshi 時間: 2024-3-17 23:12
標(biāo)題: 我的電子琴研發(fā)過程(從模擬到數(shù)字到單片機):電子琴發(fā)展史
電子琴發(fā)展史
作者:蔡培強 02:41am 22/10/2023

----緣起----
七十年代，我參加了新加坡的文藝團體，聽到團員演唱自己的創(chuàng)作，頗有感受，于是就萌起要用電子琴來替這些歌曲伴奏的念頭。

----萌芽----
七十年代初，數(shù)字電路還未在新加坡普及，那時我制作的電子琴是分立零件組成的振蕩電路，用接觸點改變電阻值獲得不同的阻值來產(chǎn)生各個音符，電路簡單，效果有限。后來有了單結(jié)晶體管（UJT），可以構(gòu)成簡單穩(wěn)定的線性弛張振蕩器，用可調(diào)電阻改變阻值，用輸出開關(guān)來控制聲音的輸出，演奏時旋轉(zhuǎn)按鈕到某個位置，打開聲音開關(guān)，可以演奏出不同的音符，如果旋轉(zhuǎn)按鈕時打開聲音開關(guān)，可以獲得滑音的效果。這就是我最早制作的電子琴。到了七十年代末，數(shù)字電路開始普及，用門電路組成的振蕩器也很容易做，最吸引人的是，把產(chǎn)生的方波用二進位電路除二，就能產(chǎn)生低八度的音符，所以用一個CD4020B類的IC就產(chǎn)生10個八度的全音域音符，再用濾波器把方波過濾成各種波形，就能模擬各種樂器的音色，我也有做過實驗，效果不錯。

----摸索----
八十年代，已經(jīng)可以買到名廠的電子琴，我買了一臺YAMAHA ELECTONE電子琴，要新幣850元，只有4種樂器聲音，能同時發(fā)出多個音，我買了兩臺錄音機，先彈奏一個聲部錄下，然后放播放，同時再彈第二個聲部，用第二臺錄下，這樣就有了兩個聲部，然后再播放，再彈第三聲部，直到錄滿四個聲部，就能聽到多臺電子琴合奏的效果。

后來又買了一臺TEAC-144四軌錄音機，要新幣1400元，就能把每一個聲部錄成單獨的一軌，然后調(diào)整混音輸出，這樣就得到比較好的效果。我在電子琴安裝了一條小提琴的弦，用琴弓拉弦，振動的信號用線圈撿拾，放大后驅(qū)動發(fā)光二極管去照射光敏電組，調(diào)制音量模擬拉弦的效果，這就是第一代的拉弦模擬器，我用這些設(shè)備錄制了好幾首歌，這些錄音還在。

由于用這樣的方法錄制音樂太過費勁，我于是就想到要如何讓電子琴自動彈奏，那時的邏輯電路已經(jīng)很普遍，我買了幾臺CASIOTONE電子琴，用CD4066模擬開關(guān)去代替琴鍵，并制作了EPROM燒錄器，把音符逐個寫入EPROM，然后連續(xù)輸出去控制模擬開關(guān)，達到自動演奏的效果。過后我找到藝術(shù)學(xué)院的同學(xué)沈望傅，他是學(xué)手風(fēng)琴的哦，正在做雜牌APPLE-II電腦，我把自己的這一理想告訴他，讓他聽歌并做了示范，那時是1982年。

過后的研發(fā)工作轉(zhuǎn)為通訊領(lǐng)域，研制出傳呼機防盜系統(tǒng)，獲得接入電話網(wǎng)的許可，又研發(fā)了能夠用公共電話按鍵輸入文字的文字傳呼系統(tǒng)，獲得88年新加坡科學(xué)館舉辦的科學(xué)發(fā)明比賽銀獎，并在該年于新加坡貿(mào)易中心舉行的科技展獲得電信分配攤位公開展示，就在這個展覽會上，沈望傅見到我，高興地對我說：“你要的東西出來了！”，那就是最早的聲霸卡，正在他的攤位展示。

----嘗試----
聲霸卡流行后，用電腦編曲成為可能，許多廠家紛紛推出音源，包括羅蘭，由于我在1984年曾經(jīng)以新幣1900元購買了羅蘭的JUNO-106電子琴，演奏了好幾首歌，效果很好，尤其是弦樂合奏的聲音，非常優(yōu)美，因此1992年我花了新幣700元買了羅蘭的SC-7音源，開始學(xué)習(xí)編曲，但出乎預(yù)料，音源的聲音很差，尤其是弦樂合奏，完全沒有弦樂的美感，廠家所配備的編曲軟件BALGRAM很不好用，在嘗試編寫一首簡單的歌之后，不得不放棄，由于這次的失敗，我以為自己再也不可能為本地歌曲編出交響樂伴奏，于是在1994年到國內(nèi)小住時，就把這些歌曲交給何占豪編成交響樂譜，打算用交響樂隊來演奏。

----努力----
到了21世紀(jì)，音源的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，音波表（WAVETABLE)的發(fā)聲方式使到樂器的聲音很像，我從EBAY購買了各種名牌音源，挑選好的樂器聲音，最后選定羅蘭的專業(yè)交響樂音源（M-SE1，M-OC-1），再一次嘗試編曲，使用的軟件是CAKEWALK, 就這樣編寫了200首歌，先后完成了“抗日史詩”，"反殖史詩"兩部大型音樂作品，大量新加坡本土歌曲，歌曲，西洋歌曲，全部是以交響樂二管編制，并在2013年，2015年，2019年在新加坡大會堂舉辦了三場音樂會，其中2015年的世界反法西斯勝利七十周年音樂會，上半場以MIDI音樂錄音伴奏，下半場的“抗日史詩”則以交響樂隊演奏。

----繼續(xù)----
2015年那場音樂會意義重大，交響樂隊的花費卻不小，不可能經(jīng)常舉辦，我于是又開始研究用電子琴演奏交響樂的可能性，我花費一千多元購買了四臺最先進的XKEY MIDI控制器，打算試驗四重奏，但碰到的難題實在太多了，不可能實現(xiàn)，必須研發(fā)自己的器材才有可能解決，2016年，我開始在淘寶購買零件，設(shè)計底板，編寫單片機程序，完成了電豎笛（電吹管），音源，拉弦電子琴的開發(fā)，并對關(guān)鍵技術(shù)“拉弦模擬器”申請專利，這些研發(fā)成果都在2023年于新加坡南洋藝術(shù)學(xué)院舉辦的“槐華紀(jì)念音樂會”得到應(yīng)用，演奏了10首弦樂四重奏。

----成果----
1. 拉弦電子琴：采用市售電子琴改裝，標(biāo)準(zhǔn)鋼琴琴鍵，安裝拉弦模擬器，內(nèi)置自主開發(fā)音源，音頻外接音箱，可根據(jù)演奏場地配搭相應(yīng)的音箱，可用藍(lán)牙透傳與外部硬音源連接，或與電腦連接使用軟音源，作為組織電子弦樂隊之用。

2. 電豎笛：采用真豎笛作外殼，輕便小巧，功能強大，三個八度，任意轉(zhuǎn)調(diào)，內(nèi)置陀螺儀，可隨演奏者身段產(chǎn)生音樂表情，特制壓力腔體，吹奏時無口水，無需排水管，外置音源，平時以藍(lán)牙無線連接，很方便，舞臺演出時也可用USB線有線連接，穩(wěn)當(dāng)可靠，與拉弦電子琴組成電子交響樂隊。

3. 獨立音源：自主研發(fā)，采用國產(chǎn)STC單片機，體積細(xì)小，造價便宜，可采樣樂器聲音樣本，供拉弦電子琴和電吹管使用。

4. 藍(lán)牙MIDI收發(fā)器：自主研發(fā)，采用工控藍(lán)牙，無需蘋果制式MIDI方案，自動音符限時功能，克服無線失聯(lián)時樂器響個不停的故障，可連接電腦讓拉弦電子琴和電豎笛使用軟音源。

5. 樂器采樣軟件：全套自主研發(fā)軟件，可采樣真樂器的聲音，或任何音源樂器的聲音，制作成獨立音源的電子樂器。

6. 藍(lán)牙無線音源：采用目前可以在市場買到的通用音源芯片，一種是法國公司DREAM的SAM2695，另一種是美國VLSI的VS1053B,有16個聲道，64個復(fù)音，128種樂器，價格廉宜，玩具檔次的音質(zhì)，可作為電子琴輔助功能。

7. 藍(lán)牙無線MIDI組合器：可讓多達8臺電子琴共享一臺專業(yè)音源，適合裝置在公共場合，樂手通過APP申請連接密碼與自己的樂器配對，與他人合奏，享用優(yōu)質(zhì)音源的效果。

8. 手控音樂表情器：反射式紅外線音量控制器，加上電阻屏滑音控制器和觸摸按鈕，可用左手的三根手指同時完成音量大小，顫音，滑音，改變樂器數(shù)項功能，實現(xiàn)演奏時對樂曲的表達。

9. 動態(tài)分裂鍵盤，分裂鍵盤是高級電子琴的功能，能左右手分別彈奏不同樂器，目前分裂點都是固定不動的，而這項軟件技術(shù)能實時根據(jù)彈奏者左右手彈奏的音符自動調(diào)整鍵盤分裂點，能在小鍵盤上順暢彈奏兩種樂器。

10. 電子橫笛：采用特殊氣流傳感器，實現(xiàn)橫吹功能，無需口含吹嘴，吹奏時與傳統(tǒng)橫笛一樣，姿態(tài)優(yōu)雅。

11. MIDI信號儀：手握儀器，鋰電池供電，TFT顯示屏，有線與無線連接，顯示與解析接收到的MIDI信號，作為顯示與調(diào)整MIDI樂器參數(shù)之用。

12. MIDI交響樂譜：共有近兩百首獨自編寫的二管制交響樂譜，內(nèi)容有中外歌曲，網(wǎng)絡(luò)歌曲，歷史歌曲，創(chuàng)作歌曲，交響樂作品，可供電子琴樂隊練習(xí)和表演之用。

----展望----
電子琴自上世紀(jì)70年代逐漸開始普及以來，經(jīng)歷了幾次技術(shù)性突破：
1. MIDI協(xié)議的制定，奠定了電子琴與電腦交換信息的基礎(chǔ)。
2. 聲霸卡，讓電腦實現(xiàn)自動演奏音樂成為常態(tài)。
3. 編曲軟件CAKEWALK，讓電腦編曲變得容易上手。
4. 羅蘭，EMU等廠家推出的高質(zhì)量音源，讓電腦生成的音樂達到可商用的水平，大量卡拉OK伴奏音樂涌現(xiàn)。
5. 力度感應(yīng)鍵盤，讓電子琴演奏時能控制每個鍵的聲音大小。
6. 氣壓感應(yīng)吹管，讓電子吹管樂可用吹氣控制聲音大小。

時至今日，聲霸卡早就被電腦內(nèi)設(shè)的軟聲卡軟件所取代，創(chuàng)新科技后期的聲卡已經(jīng)沒有內(nèi)建的MIDI音源，名廠出品的獨立音源在2012年已經(jīng)達到頂峰，過后也被電腦軟音源取代，如今用電腦編曲已經(jīng)成為很普遍的事，但作為表演用途的電子鍵盤樂器的電子琴雖然還在不斷演化，卻沒有實質(zhì)性的技術(shù)突破，在樂隊中不外就是鋼琴的替代品，無法自成體系。

電子琴多年來的發(fā)展都是以多功能，多音色，多鍵盤，自動伴奏的方向為主流，追求一個人在同一時間能發(fā)出最多聲音為目標(biāo)，因此雙手并用，同時腳踏，加上自動伴奏，能基本完成音樂里的旋律，和聲，低音，節(jié)奏等要素，作為娛樂用途已經(jīng)能滿足，但遠(yuǎn)沒有達到可欣賞，具有一定藝術(shù)高度的水平，真正有水平的音樂必須達到對每個音符精確控制，在多聲部互相協(xié)調(diào)下才能表達音樂的內(nèi)涵，這就需要多人以樂隊的形式來完成，但廠家并沒有研發(fā)和推出適合組織樂隊的電子琴。

隨著拉弦模擬器的發(fā)明，配合細(xì)小廉價高音質(zhì)的獨立音源，解決了電子琴模擬演奏弦樂的一大難題，使到組建具有相當(dāng)表現(xiàn)力的電子弦樂隊成為可能，也可能因此改變未來樂隊表演的形態(tài)，也可能改變樂器教學(xué)的形態(tài)，學(xué)習(xí)鍵盤樂器的學(xué)生也能學(xué)習(xí)弦樂的演奏技巧，并參與樂隊表演。若加上能模擬各種吹管樂器的電吹管，很容易實現(xiàn)樂隊的交響化。再加上能獨自采樣制作新電子樂器的獨立音源，將讓世界各民族的獨特樂器進入電子樂器的領(lǐng)域，在表演舞臺上得到發(fā)揮，一個新的電子琴生態(tài)必將形成。

也許在不久的將來，電子琴交響樂隊表演將是很普通的事，創(chuàng)作交響音樂和為歌曲編寫交響伴奏譜將成為音樂愛好者的日常事物，假以時日，新的交響樂作品必將陸續(xù)誕生，不斷表演，不斷優(yōu)化，成為優(yōu)秀作品，最終由正規(guī)的交響樂隊演奏，成為新的時代經(jīng)典。

----全文完

作者: ucmic 時間: 2024-3-18 21:11
關(guān)注，感謝詳細(xì)的介紹

作者: keemee 時間: 2025-6-22 04:42
我的音樂老師是何占豪的學(xué)生

作者: dalaoshi 時間: 2025-6-22 12:14

keemee 發(fā)表于 2025-6-22 04:42
我的音樂老師是何占豪的學(xué)生

那你是也是何老師的直傳弟子了哈，那些樂譜現(xiàn)在還收在鐵柜里，沒有演奏出來，因為沒錢，很對不住何老師的心血，里面有管弦樂，小提琴協(xié)奏曲等，當(dāng)年要演奏出來才一萬美金，現(xiàn)在若要演奏就天價了。

作者: ztzp 時間: 2025-7-1 23:12
認(rèn)識何占豪先生是聽了他和陳鋼寫的“小提琴協(xié)奏曲《梁祝》”。

作者: GlenXu 時間: 2025-8-24 13:31
非常全面的電子琴歷史。
我在校也做過簡單的電子琴，1986年，用模擬分立元件做打擊樂的聲源，用數(shù)字電路（買的廢品中選的）搭音源，用二極管陣列做打擊樂的時序，三個人各有分工，最后僅僅是能響，沒做好成品。
不多當(dāng)時的音色和功能超越了國產(chǎn)電子琴。
當(dāng)然，幾年后才有日本的數(shù)字電子琴，那時有了MIDI技術(shù)，電子琴就有了革命性的改進。

作者: dalaoshi 時間: 2025-9-1 21:54
1986就做電子琴也算很早了，如果有繼續(xù)做下去，在做的過程中產(chǎn)生點子，也可能聲霸卡就首先在中國被發(fā)明，而不是在新加坡。

我本身經(jīng)過這十年的努力，現(xiàn)在已經(jīng)能夠設(shè)計出完整的拉弦電子琴用來組織電子琴弦樂隊，底板已經(jīng)生產(chǎn)力100套，完全由做底板的公司貼片與焊接，自己無需動手，這樣就能生產(chǎn)100臺電子琴了，這些琴都不能賣，因為必須有良好的售后服務(wù)，所以只能借給樂隊使用，讓他們的樂隊能演奏弦樂，100臺可能組織20個樂隊，如果這個計劃能夠成功，就是50年的理想得以實現(xiàn)了。

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