能堆多少采样？——电钢琴音源进化之路（二）

既然电钢琴为模拟，替代原声钢琴为出发点。最稳妥的方法当然是是拿原声三角大钢琴为原型，录制了它的声音，封存在音源芯片里面，弹奏时读取数据转换成模拟信号驱动喇叭发声——这个套路和录制钢琴唱片很相似哦。基于采样的电钢琴也是目前一般电钢琴的主流，有音源研发能力的电钢琴厂商，往往会把尖端的调制技术和物理建模的理念和元素糅合进去，以得到更佳的效果。

首先科普一下，原声钢琴的每个音符，在不同击弦速度的琴槌敲击之下，琴槌头击弦噪音的强度与音色，琴音的长度，基音的强度，泛音列各个泛音的有无、强度、持续时间、消失的时间节点等等一系列因素，均构成影响单个音符的音色的“变量”。更复杂的是，琴槌击弦，不但使琴弦获得振动的动能，还使这种振动传播到其他的琴弦，还有弦码，铁架，音板等地，钢琴内部整个腔体，还有摆放钢琴的周边环境，产生了传导，吸收，共振，折射，反射，衍射等声学现象    发出各种极为复杂多样的声音。那些对原声钢琴的这些方面有了解的，就吃定了电钢琴不能同时体现和把控这么多的变量来再现原声钢琴那多变的音色。

对于早期的电钢琴，因为音源芯片的储存空间有限，带宽有限，运算速度有限，周边专用配套芯片与电路的支持能力有限，确实是让电钢琴模仿原声钢琴，在音色采样这头已经处于非常尴尬的境地：

（一)采样的密度。

之前：不能全部琴键都采集。在钢琴88键的范围内，隔5采1，隔3采1，就是被迫在可怜的储存容量范围内倒腾的无奈之举。

后来：储存容量的富余，已经可以支持密集的采样了，有的电钢琴，甚至可以做到逐键采样，88个琴键一个都不落下。但是这种采样方式，对采样原型琴的要求又高了许多。

（二)采样的精细度。

之前：受限于可储存的数据量，不单是采样码率（比方是每秒多少kb的数据密度），也不能保证每个被采样的音符能够有足够多的声音样本，每个音符只能使用一个声音样本的“单层采样”电钢琴在当时也为数不少，也确实是无奈之举。大约到了上个世纪末，有研制电钢琴的工程师给这个Bug打了个“补丁”——使用Dynamic Filter（动态滤波）技术，让动态EQ调节的方式，让大力度弹奏的音符，开放出更多的高频谐音，让音色更“亮”，仿佛里面有条“钢筋”或“光芯”的感觉。聪明的工程师在很低成本的情况下，让单层采样的电钢琴实现了不同触键力度的音色变化，实在是一大创举。当然了，这种动态滤波做出来的音色变化，只能够说和原声钢琴的音色变化规律大致类似，并不能划等号。效果细听之下也觉得单调和呆板，对于要求不高的消费者可说是救星，对于要求高的消费者而言，只能说是聊胜于无。

后来：采样的码率不断提高，能采集到的音色逼真程度更佳，质感更细腻，细节更丰富。同一琴键的声音样本层数，开始不断增加，2层，3层，4层，5层......据说有的达到了夸张的10层（是不是宣传手段另说），大大增加了单个音符的音色变化可能性，也丰富了表现力。

（三)采样的长度。采样长度每长一倍，数据量就增加一倍，钢琴的低音区的音长，其实也挺恐怖的，粗略计算最长可去到30秒以上，如果是多层采样，一个音符的声音样本长度就起码一分多钟了，这显然是不现实的。

之前：在音色样本容量实在有限的情况下，音色工程师们只能用Loop的方式，把短短数秒钟的声音样板不断循环读取，再用放大器包络线做出音量渐弱的效果，一般而言这种“重复数羊“的伎俩”，做得巧妙的话，一般也不会出什么岔子，非专业人士一般也很难听得清楚原始采样究竟有几秒。但是，据说有人就能从音色和相位的细微顿挫感等方面听出“状况”来了。众所周知，从逼真还原的角度来说，更长的声音样本长度肯定更好。

后来：得益于计算机芯片性能的飞跃猛进和成本的节节下降，电钢琴能容纳的声音样本长度是不断增加的。某些电钢琴还使用了无损压缩技术，进一步扩大了音色样本的总容量。

（四)声音细节的再现能力。

之前：能把钢琴音色的主体勾勒出来已经不错了，也已经用了洪荒之力了。对于琴弦共鸣，制音共鸣，击弦噪音，释键噪音，踏板噪音等钢琴音色细节，实在无能为力：

a）没有足够的钢琴音色细节声音样本储存空间；

b)芯片的实时计算能力承担不了如此复杂快速的运算；

c）大众对电钢琴的要求还没那么高。当时，消费者还没有对电钢琴形成如此“高精尖”的要求，反正参加流行乐队，一般的音乐制作能用就行，从没想到挑战原声三角大钢琴的江湖地位。真那么做的话，成本的飙升导致售价的高不可攀，也划不来。况且，一般人不注意听，也不大能听出来。

现在：随着现代科技的进步和计算机技术的精进，a）和b）的问题逐渐被解决了，如果技术的障碍被扫除，c）的问题也就必然要提上日程了，毕竟对于钢琴上根据物理规律必然存在的声音，总不能永远装聋作哑吧。此时，已经不是单纯的技术问题，而是理念和对消费者的态度的问题了。

部分电钢琴厂家对于研发，如果没有把c）因素充分考虑进去的话，永远也不会被专业人士认可，也永远只能待在电钢琴食物链的低端。如果钢琴音源不升级，不加入足够多的钢琴音色细节，却硬是要“充大头鬼”卖高价的话，别看现在也许卖得欢，不妨过几年再回头看看，也许别家一款神器竞品的上市，就能把ta秋风扫落叶。

这里，必然会有人要提到软音源了。但是据我所知，软音源是靠“暴力采样“和堆采样”运作起来的，它就是钢琴音色的超大容量数据库，可以说一切和钢琴有关的，能采集到的声音，通通都装进去，有的可以达到几十上百G的恐怖程度。采样的密度，层数，样本长度，音色细节，环境音效，演奏声音的实时合成等等，通通不是问题，它是要依赖运行该软音源的计算机的CPU来提供运算的，一来对电脑CPU运算能力和速度要求很高。用于实时演奏的话，如果电脑配置不高，响应的延时多多少少是个问题；二来万一电脑死机，它也就歇菜了，现场演出会很狼狈甚至无法收拾。

当然了，一些乐器玩家也不拒绝这种玩法，动手能力强的，甚至会搞来一套原声三角钢琴的键盘和击弦机，自己加上光电拾音系统，连上加载大容量软音源的高性能电脑，再接上环绕音响，就变成顶配版的混合电钢琴了，拿出去演出可能麻烦一些，但只在家里自己嗨，那是足够有余的了。