基于音頻工作站音樂虛擬仿真實驗課建設(shè)思路

柴慶偉，劉 敏

(1.集美大學(xué)音樂學(xué)院，福建 廈門 361021；2.藝術(shù)綜合訓(xùn)練省級實驗教學(xué)示范中心，福建 廈門 361021)

隨著教育信息化建設(shè)的逐年深入，應(yīng)用型文科實驗室的建設(shè)逐漸成為高教實驗室建設(shè)的一大課題，而音樂學(xué)實驗室則是文科實驗室的一個典型代表[1]。2013年，我國啟動了國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作，將虛擬仿真技術(shù)引入到本科實驗教學(xué)[2]。截至2016年初，全國高校已經(jīng)建立了各學(xué)科方向的300個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心，其中沒有觀察到與音樂學(xué)科相關(guān)的實驗教學(xué)中心，但從音樂教育來看，音樂活動與實驗教學(xué)是相互滲透、相輔而行的[3]，從教育部的相關(guān)文件來看，音樂學(xué)部分課程具備開展虛擬仿真實驗教學(xué)的要求和條件。筆者通過長期的計算機(jī)音樂的教學(xué)實踐，認(rèn)為使用音頻工作站和采樣合成器可以解決部分傳統(tǒng)方式教學(xué)過程中所出現(xiàn)的問題，這恰恰符合虛擬仿真實驗室建設(shè)的目的和要求，因此試圖通過對計算機(jī)音樂軟件系統(tǒng)功能的分析和研究，以音樂學(xué)專業(yè)部分課程的教學(xué)瓶頸為依據(jù)，以實驗課程建設(shè)和項目建設(shè)為目標(biāo)，探討音樂學(xué)虛擬仿真實驗課程的建設(shè)思路。

一 音頻工作站中的虛擬仿真

(一)計算機(jī)音頻工作站

音頻工作站是指一個綜合音頻工作系統(tǒng)，可以完成音樂的編曲制作、錄音、混音、剪輯等工作。目前，以計算機(jī)為核心，輔以特定的軟件硬件設(shè)備而構(gòu)成的計算機(jī)音頻工作站成為主流，由于其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、功能豐富，因而在學(xué)校、團(tuán)體及個人中得到廣泛使用，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

(二)虛擬仿真資源

計算機(jī)音頻工作站中的虛擬仿真資源的特征主要包括兩個方面，一為對聲學(xué)樂器的虛擬，二為對音樂表現(xiàn)要素的虛擬。

1.對聲學(xué)樂器的虛擬主要體現(xiàn)在編曲過程中所使用的一系列音色軟件，通過對實際樂器結(jié)構(gòu)性能、演奏邏輯及音響特征的分析，分別對其所能夠產(chǎn)生的音響進(jìn)行采樣，從而得到該樂器全面真實的音高音色信息，形成音色數(shù)據(jù)庫文件(采樣音色庫)，在實際工作中這些數(shù)據(jù)庫便以虛擬樂器的形式參與到音樂制作中。根據(jù)編曲者的設(shè)計需要，通過MIDI信號的觸發(fā)而發(fā)聲，代替真實聲學(xué)樂器發(fā)揮聲部作用(其工作原理如圖2所示)，從而實現(xiàn)了削減演奏人員和實際樂器方面的開支，降低了制作成本，提高了工作效率。由此不難發(fā)現(xiàn)，音色軟件所起的作用就是“代替”真實樂器，我們可以進(jìn)一步將其理解為“由一個數(shù)字化的虛擬樂器系統(tǒng)去模仿一個真實的聲學(xué)樂器系統(tǒng)”。

2.對音樂表現(xiàn)要素的虛擬體現(xiàn)在音頻工作站中的參數(shù)控制中。音樂表現(xiàn)要素為音高、音長、音色、音量、速度、力度等多個方面，在實際音樂演奏或演唱中，表演者根據(jù)樂譜中的各種標(biāo)記結(jié)合個人的理解進(jìn)行演繹。在音頻工作站中，這些要素則體現(xiàn)為各種參數(shù)，通過對參數(shù)的選擇、設(shè)定、動態(tài)變化來實現(xiàn)對真實演繹的模擬(工作原理如圖3所示)，如表情控制器(cc11 Expression)可對管樂器或弦樂器進(jìn)行發(fā)生過程中的音量進(jìn)行動態(tài)控制，在速度窗口中可以勾勒出全曲的速度曲線，設(shè)置均衡器中某頻點的增益可以改變音色特性等等，都是對演繹中過程控制的模擬。

(三)應(yīng)用原理

在計算機(jī)音樂的教學(xué)過程中，最核心的問題就是對音頻信號的處理和操控，而對于音樂類的虛擬仿真實驗來說，其本質(zhì)仍然是對聲音的模擬仿真以及對聲音發(fā)生過程的操作與控制，因此計算機(jī)音樂與音樂的虛擬仿真實驗有著天然的聯(lián)系。

1.音頻工作站是一個多聲部音樂的制作和回放系統(tǒng)，在此諸多音樂要素可以根據(jù)用戶的需要被選擇、重組、變形，并最終根據(jù)用戶的要求來輸出音響，也就是說用戶的音樂行為可以視作音樂要素之一來進(jìn)入到音頻工作站中，并參與音響的輸出，這就完成了一次人機(jī)的交互合作。如在音樂制作的過程中演奏MIDI鍵盤發(fā)出MIDI信號，虛擬樂器則根據(jù)接收到的MIDI信號來確定音高、音長、力度等控制信息，按指令做出回應(yīng)，此時就得到了符合要求的音響反饋，從而完成一次人機(jī)交互(見圖4)。

2.眾多音色以音色庫的形式儲存在硬盤上，這些音色最終是以虛擬樂器的形式參與到音樂的制作中，因此采樣音色本身就可視為虛擬樂器，并且種類繁多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般用戶的使用需求。掌握好和使用好采樣音色，將其應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中，就形成了一定意義上的虛擬仿真實驗教學(xué)。

常用的軟件音頻工作站有Cubase、Protools、Logic等等，都具備多軌錄音、軌道選擇輸出、實時處理、音頻測量、移調(diào)變速等可用于實驗教學(xué)的功能。而目前最強(qiáng)大的采樣音色合成器非Kontakt莫屬，它不僅是一個采樣音色的播放器，更是一個虛擬樂器的制作工具，用戶可以根據(jù)自己的需要對特定的聲學(xué)樂器進(jìn)行采樣，通過Kontakt編輯管理，形成可以被演奏的虛擬樂器。因此，以音頻工作站與采樣合成器為核心，可以迅速解決音頻處理的核心技術(shù)問題，也可以迅速獲得數(shù)以T計的虛擬樂器庫，從而降低虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)周期和成本，并使教學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量得到有效保障。

然而從軟件開發(fā)公司角度來看，其主要工作是制作虛擬場景、虛擬設(shè)備等虛擬實驗要素，并根據(jù)用戶的實驗?zāi)_本完成實驗流程的編程與制作，實驗的過程與結(jié)果均為預(yù)制好的程序和數(shù)據(jù)，細(xì)節(jié)的制作精度和智能化程度取決于實驗建設(shè)投資的大小，多數(shù)制作公司并未涉及專業(yè)音頻領(lǐng)域的研究，對于樂器的虛擬仿真產(chǎn)品研發(fā)存在較大困難。在實際的音樂項目開發(fā)過程中，開發(fā)公司自身無法實現(xiàn)對高保真度的樂器演奏虛擬，因此必須整合計算機(jī)音頻工作站，才能有效滿足音樂專業(yè)的虛擬仿真實驗需求。

二 教學(xué)中的瓶頸

(一)瓶頸的形成

在音樂學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學(xué)中，由于某些客觀條件的局限，如實驗室建設(shè)費用高昂、教師指導(dǎo)學(xué)生實驗難以到位、教學(xué)目標(biāo)難以落實等，都使得某些實訓(xùn)練習(xí)、理論驗證沒有條件開展，或者低水平開展，有一些則是局部開展，使得師生的教學(xué)在正常的水平上很難實現(xiàn)較高層次的突破，形成教學(xué)的瓶頸，從而極大地影響了高質(zhì)量音樂藝術(shù)人才的培養(yǎng)[4]。這些都給虛擬仿真實驗教學(xué)的開展留下了巨大的空間，其現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.大型貴重樂器無法惠及全體學(xué)生。鋼琴是音樂學(xué)院中最多的樂器，學(xué)生使用的鋼琴往往是出廠年代久遠(yuǎn)、聲音品質(zhì)較低、表現(xiàn)能力缺乏的狀態(tài)，即便是遇到了鋼琴更新，采購方也會為了惠及更多學(xué)生而選擇增加數(shù)量而放棄性能。沒有高性能的樂器，學(xué)生的良好樂感又如何培養(yǎng)呢？

比如九尺施坦威鋼琴是鋼琴學(xué)生的終極夢想，其靈敏的鍵盤、渾厚的音色是音樂廳舞臺必備的壓臺重器。但其高昂的造價，使得部分經(jīng)費短缺的學(xué)校望琴興嘆，即便是有條件購置的單位，也只是提供高水平音樂會使用，學(xué)生的日常學(xué)習(xí)很難觸及到此類鋼琴，這就使學(xué)習(xí)鋼琴的學(xué)生缺乏一流音樂廳鋼琴的演奏體驗，更談不到對此類鋼琴的駕馭能力，從而無法進(jìn)一步提升演奏能力。

2.多樣化的樂器門類無法做到實物展示?！懊褡迕耖g音樂”和“世界音樂”是普通音樂本科生的兩門基礎(chǔ)理論課，其間涉及到大量的中國民族民間樂器和世界各地的民族民間樂器。從學(xué)校層面看，由于管理使用等諸多方面的限制，無法備齊所有的民間樂器；從學(xué)生的角度看，因培養(yǎng)方案的要求，也沒有充足的學(xué)時去掌握所有課程中的民間樂器。學(xué)生目前的學(xué)習(xí)也只能是看圖片和聽錄音，無法觸摸到真實的樂器，更無法認(rèn)識此類樂器的演奏性能以及對應(yīng)的音色變化，因此設(shè)置對應(yīng)的實驗課就無從入手，從而降低教學(xué)的要求。

3.時間空間的局限無法使學(xué)生充分訓(xùn)練。對于“合唱”“樂隊排練”“室內(nèi)樂重奏”“聲樂鋼琴藝術(shù)指導(dǎo)”等課程來說，需要所有課程的參與者約定同一時間，來到具備上課條件的特定場地，依照各自在課程中的角色分工，共同協(xié)作，才能使課程得以完整進(jìn)行，因此，離開了這個特定的時間和空間，離開了協(xié)作伙伴，該課程就無法正常進(jìn)行，這使得教學(xué)過程難以重復(fù)，課后學(xué)生沒有學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的條件，無法實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生僅僅獲得課程體驗，而非全面掌握。

4.人員資金等不足無法開展必要的藝術(shù)實踐?！芭淦鳌笔且婚T多聲部寫作的專業(yè)基礎(chǔ)課，需要學(xué)生對樂器的演奏方式、表現(xiàn)性能、音色特征等方面非常了解。但長期以來，由于除專業(yè)院校外的多數(shù)院校沒有完整編制的管弦樂隊，也沒有針對課程的專項經(jīng)費，因此配器的學(xué)習(xí)僅僅停留在譜紙上的練習(xí)，很少有學(xué)校有能力使學(xué)生的配器作品得到音響的實現(xiàn)，即便是專業(yè)院校的作曲系，也是需要特定項目大量資金的資助，才能夠聘請樂團(tuán)演奏自己的配器作品。因此“配器”的學(xué)習(xí)需要通過大量的編配實踐才能掌握，是最需要通過實驗進(jìn)行理論驗證的音樂理論課。

5.因參與者主觀感知能力的有限性和不穩(wěn)定性而導(dǎo)致客觀評價的缺乏。音樂是一門聽覺藝術(shù)，其本身是客觀的，但人們在感知音樂時卻表現(xiàn)出了極大的主觀性，加之近年來招收的大一新生都缺乏規(guī)范的視唱練耳訓(xùn)練，導(dǎo)致其主觀感知能力非常有限和不穩(wěn)定，如對音高、音長、音色、音量等音樂信息通過主觀感知后無法做出較為準(zhǔn)確的客觀評價，這也在很大程度上制約了學(xué)生專業(yè)能力的發(fā)展。

(二)瓶頸的解決

整合音頻工作站，開發(fā)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)可使突破上述教學(xué)瓶頸成為可能。根據(jù)問題的特點，可從兩個方面考慮實驗的開展。

1.針對涉及大型貴重樂器、臺套數(shù)不足的樂器、世界各地區(qū)特有的名族樂器的課程，因樂器資源缺乏而導(dǎo)致的教學(xué)瓶頸，可使用虛擬樂器來開展實驗教學(xué)，學(xué)生可以通過演奏MIDI鍵盤或在音頻工作站中輸入音符、力度、表情等控制信息，在聽覺層面獲得仿真體驗，并掌握樂器的音響特征以及演奏性能。由于虛擬樂器無需調(diào)律，也不用考慮存放環(huán)境溫濕度的變化，因此在實際應(yīng)用中其音高和音色比真實樂器更加穩(wěn)定。

2.針對時間、空間、人力、資金等客觀因素的局限所造成的教學(xué)困難，可利用音頻工作站多聲部重組回放的特點，開展樂隊、合唱訓(xùn)練以及配器實踐等實驗課程。在一部排練作品中，學(xué)生確定自己在樂隊或合唱隊的聲部角色，根據(jù)訓(xùn)練需要在音頻工作站中選擇其他伴奏或伴唱聲部進(jìn)行重組回放，學(xué)生根據(jù)自己的奏唱能力來調(diào)整回放聲部的播放速度和音量，配合仿真音響來完成聲部角色的奏唱，從而實現(xiàn)合奏合唱訓(xùn)練的目的。在此音頻工作站代替樂隊或合唱隊，學(xué)生可以針對自身的不足就某一片段進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，從而提高訓(xùn)練效果。同時多種虛擬樂器的集合可構(gòu)成虛擬樂隊，配器作品可通過虛擬樂隊實現(xiàn)音響虛擬，從而使學(xué)生獲得從理性創(chuàng)作到感性認(rèn)知的學(xué)習(xí)體驗(如圖5所示)。

三 實驗課程的建設(shè)思路

根據(jù)上述所析，通過虛擬仿真的實驗教學(xué)手段，可以解決課程中的瓶頸問題，同時還可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，而且還會促進(jìn)學(xué)生思維方式和工作方法的形成[5]。研究表明學(xué)生實驗動手能力與理論考試成績呈正相關(guān)，即學(xué)生實驗動手能力比較好的 ,理論考試成績也比較好[6]。因此虛擬仿真實驗課程(后簡稱實驗課程)的建設(shè)就需要打破原有的課程限定、凸顯實驗課特色[7]。

(一)實驗課程目標(biāo)

該實驗課的課程目標(biāo)針對音樂學(xué)專業(yè)教學(xué)中的瓶頸問題，通過虛擬仿真的實驗教學(xué)手段，打破傳統(tǒng)教學(xué)中時間、空間、資金、人員等方面的制約，實現(xiàn)教學(xué)資源的升級，使學(xué)生能夠得到最優(yōu)的學(xué)習(xí)資源，成為傳統(tǒng)教學(xué)方式最強(qiáng)有力的補(bǔ)充，從而突破瓶頸，使教學(xué)在新的高度上實現(xiàn)更高質(zhì)量的飛躍。具體目標(biāo)為：

1.建成音樂學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)軟件平臺，整合Cubase和Kontakt建立器樂、合唱、配器等課程的項目工程文件。

2.虛擬仿真課程數(shù)據(jù)庫，如合唱作品分聲部音響數(shù)據(jù)庫、配器譜例分聲部數(shù)據(jù)庫、虛擬樂器音色數(shù)據(jù)庫、聲樂器樂作品伴奏音響數(shù)據(jù)庫。

3.建立音樂學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)模型。

4.通過三維建模實現(xiàn)虛擬音樂廳、虛擬琴房等虛擬場景。

5.形成認(rèn)知驗證型、設(shè)計創(chuàng)作型、互動創(chuàng)新型等多種形態(tài)的音樂課實驗教學(xué)模式[8]。

(二)實驗課程的構(gòu)建

在音樂學(xué)傳統(tǒng)的理論課教學(xué)中，較少使用實驗教學(xué)的方式來驗證或說明音樂中的某種現(xiàn)象，其原因是缺乏實驗手段、沒有實驗課程，或課程不設(shè)實驗環(huán)節(jié)，所以如何開設(shè)實驗課就成為一個關(guān)鍵的問題。根據(jù)不同課程的特點，其開課思路可以有針對性地采用“重構(gòu)”“升級”“轉(zhuǎn)化”“交叉”四種不同的方式來進(jìn)行實驗課程的建立。

1.課程重構(gòu)[9]。指將課程的內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)，之后按照一定的教學(xué)要求和目標(biāo)有選擇地進(jìn)行重構(gòu)，從而使學(xué)生從更高的層面掌握教學(xué)內(nèi)容。如合唱教學(xué)長期以來，學(xué)生通過一個固定的聲部角色來參與合唱的學(xué)習(xí)，只能熟悉掌握這一個聲部，如果對合唱聲部進(jìn)行解構(gòu)，通過實驗教學(xué)方式，學(xué)生可以嘗試采用不同的身份并選擇不同的聲部參與學(xué)習(xí)和練習(xí)，從中體驗不同組合的音樂效果，從而實現(xiàn)全面掌握作品的教學(xué)目的。如圖6所示。

2.課程升級。指因教學(xué)條件所限而不做教學(xué)要求的內(nèi)容，因教學(xué)手段的改進(jìn)而重新進(jìn)行教學(xué)要求，從而整體提升教學(xué)的品質(zhì)，主要形式為教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)展、教學(xué)手段的改進(jìn)、實驗教學(xué)的引入等，在形式和內(nèi)容兩個層面都可以實現(xiàn)課程的升級[10]。如世界音樂、民族民間音樂中的某些特殊樂器無法做到實物展示，因此對這部分內(nèi)容無法做進(jìn)一步的教學(xué)要求，因而降低教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。如果通過課程升級，用虛擬樂器的形式將這些特殊樂器的諸多特征展示出來，通過實驗課，使學(xué)生對這些樂器的音色、演奏法、基本音樂語匯等方面進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，使之成為教學(xué)的著力點，并重新對這部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)要求，從而拓展課程的教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段、提高教學(xué)質(zhì)量。

3.課程轉(zhuǎn)化。指一門課程通過教學(xué)形式的變化而形成實驗課程。比如傳統(tǒng)意義的“器樂課”僅僅是相對于“鋼琴課”“聲樂課”等課程而言的器樂演奏課，“器樂課”一詞就成為學(xué)生學(xué)習(xí)的某一件特定樂器的代名詞，比如“二胡課”“琵琶課”“古箏課”等等。通過課程轉(zhuǎn)化，將傳統(tǒng)意義的“器樂課”轉(zhuǎn)化為實驗課，可以利用虛擬樂器，實現(xiàn)同時對多種樂器的認(rèn)識和學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握多種樂器的音色特征、演奏法特征、常用音樂語匯等，并通過MIDI鍵盤實現(xiàn)對虛擬樂器的演奏，從而擴(kuò)大了“器樂”一詞的課程內(nèi)涵，拓展了學(xué)生的知識面、提高教學(xué)質(zhì)量。

4.課程交叉。指不同課程之間的相互結(jié)合而實現(xiàn)課程間的相互支撐和相互驗證。如“配器”“器樂”“電腦音樂”三者的結(jié)合，可以在實驗室通過做實驗的方式來觀察“特定樂器在樂隊中的作用”“配器色彩的變化因素”等，從中不難發(fā)現(xiàn)“配器課”和“器樂課”相互結(jié)合、相互驗證各自的作用和意義，并通過“電腦音樂”的技術(shù)手段來完成整個實驗過程,這已成為高校音樂專業(yè)教學(xué)的新形勢[11]。

(三)實驗課類型

根據(jù)音樂學(xué)自身的專業(yè)教學(xué)特征，可分為技能訓(xùn)練型實驗和理論驗證型實驗兩大類型，根據(jù)學(xué)生的適應(yīng)情況，在具備一定的計算機(jī)操作能力的條件下，可從大學(xué)二年級開始進(jìn)行虛擬仿真的實驗教學(xué)。

技能訓(xùn)練型實驗課，指培養(yǎng)“演奏”“演唱”技能的專業(yè)實驗課，可依據(jù)現(xiàn)行的課程培養(yǎng)方案進(jìn)行小組授課或個別授課，課后可進(jìn)入虛擬仿真實驗訓(xùn)練，進(jìn)行技能的提升鞏固，如合唱課、樂隊訓(xùn)練課等；或根據(jù)課程要求和需要，直接進(jìn)入虛擬仿真實驗教學(xué)，如聲樂或器樂的藝術(shù)指導(dǎo)課、虛擬樂器課等。

理論驗證型實驗課[12]，指培養(yǎng)理論的 “認(rèn)知”能力和“應(yīng)用”能力的專業(yè)實驗課，可在現(xiàn)有培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上按照1:1的比例增設(shè)實驗課，在學(xué)時條件不允許的情況下可以從理論課時中分割一半的學(xué)時作為實驗課，或者學(xué)生自主實驗訓(xùn)練。如和聲課和配器課等，均可以按照此類方式開課。部分理論課，可以根據(jù)章節(jié)內(nèi)容的不同，選擇性開設(shè)實驗課，如世界音樂、民族民間音樂等。

長期以來，音樂學(xué)科內(nèi)的實驗課是一個非常模糊的概念，什么是音樂專業(yè)的實驗課，哪些課程需要開設(shè)實驗課，都沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母拍疃x。實驗課、實踐課、技能課，統(tǒng)一稱為實驗課，其間是否有聯(lián)系？又是否有區(qū)別？都從未界定，許多音樂院校常常以專業(yè)特殊性來拒絕向其他學(xué)科借鑒，沒有清晰地劃分出理論課與實驗課，更沒有規(guī)范的實驗課教學(xué)檔案[13]。因此課程中的實驗項目就更不明確，所以實驗項目的建設(shè)必須以實驗課程的建設(shè)為前提，只有明確實驗課程才能有效地分離出實驗項目。

(四)實驗項目的梳理

實驗項目的建設(shè)由實驗內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)、教學(xué)平臺建設(shè)、互聯(lián)網(wǎng)+業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和實驗結(jié)果評價五個部分構(gòu)成[14]。從近年來國家級虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)來看，實驗項目是建設(shè)的重中之重，平臺的建設(shè)必須依托具體實驗項目的建設(shè)。從音樂表演實踐課程中的線性與非線性特征(表演技術(shù)能力的線性發(fā)展，音樂作品的非線性積累)來看，實驗項目可以從技術(shù)能力(理論技術(shù)能力、表演技術(shù)能力)方面、音樂作品兩個方面來建設(shè)，即具體的創(chuàng)作、演奏或演唱技術(shù)可以作為一個實驗項目，具體的音樂作品也可以作為一個實驗項目。

例如：“和聲學(xué)”中可以將具體的寫作技術(shù)設(shè)置為實驗項目，如“和弦的平穩(wěn)進(jìn)行”“和弦音的跳進(jìn)”“屬七的公式化進(jìn)行”等等。在“配器”中，“小提琴泛音奏法”“斷音弓法”“漸進(jìn)型力度變化”等都可以作為理論技術(shù)能力的實驗項目。

又如：“聲樂”中，“胸腹式呼吸”“頭腔共鳴”等，“器樂”中，“竹笛單吐音”“古箏遙指”等都可以作為表演技術(shù)能力的實驗項目。

再如：“混聲合唱《問》”、“女聲獨唱《玫瑰三愿》”、“二胡獨奏《二泉映月》”、“鋼琴獨奏《悲愴奏鳴曲》”等都可以作為相應(yīng)課程的“作品型”實驗項目。

(五)實驗課程的運行系統(tǒng)

音樂學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的核心是聲音的實時交互處理系統(tǒng)，根據(jù)“能實不虛[15]、虛實結(jié)合”的建設(shè)原則，其系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成如下：

硬件系統(tǒng)包括高性能計算機(jī)、音頻接口、聲音信號觸發(fā)設(shè)備(MIDI鍵盤)，音頻信號輸入設(shè)備(拾音話筒)，聲音輸出設(shè)備(揚聲器、耳機(jī))、虛擬場景呈現(xiàn)設(shè)備(顯示器、投影儀)等。

軟件系統(tǒng)包括宿主平臺、實驗室界面程序、虛擬場景程序、軟件音頻工作站、采樣合成器、軟件音頻效果器、采樣音色庫等。

四 對虛擬仿真建設(shè)的反思

毋庸置疑，虛擬仿真實驗項目的建設(shè)解決了高危實驗教學(xué)中的風(fēng)險，解決了資金不足套臺數(shù)不夠的問題，也使許多抽象概念變得生動具體等等，但虛擬實驗所終歸不是現(xiàn)實，它可以解決認(rèn)識過程中的部分問題，但一定不是全部。用辯證的眼光來看虛擬仿真實驗的建設(shè)，還存在一些問題：

1.對于音樂專業(yè)而言，虛擬樂器終究不能代替真實樂器，一種樂器的演奏任然需要使用真實樂器，使用科學(xué)的訓(xùn)練方法，經(jīng)過長期練習(xí)才能熟練掌握。虛擬仿真實驗僅在音樂音響的體驗層面發(fā)揮作用，解決不了實際演奏的問題。如施坦威鋼琴，我們可以使用MIDI鍵盤來觸發(fā)優(yōu)質(zhì)的鋼琴音色，使學(xué)生得到音響體驗，但我們無法實現(xiàn)鍵盤觸感的仿真，無法實現(xiàn)演奏過程中豐富多彩的音色變化，因此這種局部的實驗無法實現(xiàn)真實斯坦威鋼琴的演奏體驗。

2.建設(shè)虛擬仿真實驗本身需要投入大量資金，所建項目僅是實驗課中的某一個問題，并非全程性實驗。在實際實驗教學(xué)過程中仍然以傳統(tǒng)實驗方式為主，因此象征意義大于實際應(yīng)用意義。

3.風(fēng)險、資金缺乏等客觀因素并沒有因虛擬仿真實驗的建設(shè)而消失。虛擬仿真實驗淡化了風(fēng)險的存在，無法使學(xué)生建立起良好的安全意識，也無法使學(xué)生真正認(rèn)識實驗的價值和意義。

4.實驗過程中的偶然因素，以及實驗結(jié)果的多樣性是目前虛擬仿真實驗難以突破的瓶頸，許多虛擬仿真軟件都采用預(yù)制實驗結(jié)果，而并非智能運算生成，這也就意味著實驗的結(jié)果會集中在某個或某幾個特定的結(jié)果上。實驗沒有失敗的可能，從某中程度講也是對學(xué)生的誤導(dǎo)。

合理利用虛擬仿真實驗資源，將更大程度惠及學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，但一定要看到虛擬仿真的局限性，避免對學(xué)生產(chǎn)生誤導(dǎo)。在實驗教學(xué)中發(fā)揮虛擬仿真的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)實驗相配合實現(xiàn)功能互補(bǔ)，為學(xué)生創(chuàng)造更加科學(xué)、客觀、有效的實驗教學(xué)環(huán)境。

五 結(jié)束語

學(xué)生實驗動手能力與理論考試成績呈正相關(guān)。即學(xué)生實驗動手能力比較好的 ,理論考試成績也比較好；相反學(xué)生實驗動手能力差的 ,理論考試成績也差。通過虛擬仿真實驗，可以突破教學(xué)過程中的一系列瓶頸，使教學(xué)效果獲得更高層次的提升，因此音樂學(xué)專業(yè)有必要開展虛擬仿真實驗教學(xué)，但高昂的建設(shè)成本使得眾多音樂院校無法實施。筆者提出借助計算機(jī)音樂系統(tǒng)中的音頻工作站和采樣音色庫來實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)，并對實驗課程和實驗項目的建設(shè)和開發(fā)提出了一些建議，旨在理出音樂學(xué)專業(yè)開展虛擬仿真實驗教學(xué)的思路，使課程借助計算機(jī)音樂手段通過一定方式的轉(zhuǎn)變形成有效的、可操作的虛擬仿真實驗課程。但筆者所談及的虛擬仿真實驗僅局限于有條件的本地實驗教學(xué)，實現(xiàn)大范圍的網(wǎng)絡(luò)共享還需要工程師們的通力協(xié)作。