電子/電腦互動音樂初探
Cybernetic, Interactive Music
電腦音樂家Joel Chadabe說：「互動音樂最獨具的特色是演奏者的每一個表演動作之決定，是一種對系統自動產生資訊的本能回應」。----Interactive Composing : An Interview,1983
前言
互動藝術在過去的音樂歷史發展中一直都存在著，從巴洛克數字低音的即興與合奏，古典時期的弦樂四重奏，到２０世紀爵士樂隊的合奏，演奏者之間都有著一定的互動關係，他們在演奏時均要聆聽其他成員的演奏，並且依據他們所聆聽到的音樂訊息作持續不斷地調整、改變演出以及樂曲的詮釋方式，既使是指揮與樂團之間也存在著某種程度上的互動關係。
而這些長存於音樂傳統上的互動藝術，隨著電子與電腦科技的進步，也逐漸被音樂家們延伸到人與機器之間互動關係的探索與實驗，讓人類的動作影響與改變機器上的狀態及行為，而機器輸出之行為結果，也能反過來影響音樂家的思考與下一步動作的決定。
雖然，科技減少了一部分過去音樂傳統上的互動關係，比方錄音帶與ＣＤ，去除了聽眾與演奏者之「互動」關係，精確的多軌錄音科技使每位演奏者被安置於不同房間做非互動式的演奏錄音，時下學院派流行之現場樂器與錄音帶(Live and Tape)之作品演出也是一種非互動式的表演方式，儘管如此，科技似乎又為人類開啟了另一扇互動的大門；在20世紀各個不同年代的音樂家們借助當代的電子或電腦樂器來輔助互動音樂的模擬與實驗，透過人與機器之間一來一往，「雙方」的「參與」「與對話」，帶來了一種新的互動(Interactivity)關係，一種新的音樂表達方式。
早期的電子互動音樂實驗
最早的互動音樂實驗約可追溯至1919年俄國人Theremin所設計之電子樂器(後來以他的名字命名為Theremin，圖一)，該樂器的兩支收音天線依據演奏者的雙手動作改變聲音之頻率與音量，同樣地，演奏者依據該樂器改變之頻率與音量作不同的回應動作。值得一提的是，此樂器同時也開啟了人類不用直接觸摸到樂器本身而能使它發出聲音的歷史新頁。
本文稍後將提及的另一種電子樂器Radio Baton，可謂根源於此。
1938年美國作曲家John Cage的作品
Imaginary Landscape No.1，使演奏者控制機器唱盤的速度與其他樂器演奏者(鋼琴與中國鈸)作互動演出，是早期類比電子互動音樂的另一實驗。 而John Cage的另一作品Variation V(1965)，則結合了Merce Cunningham的舞蹈與Gorden Mumma、David Tudor設計的音樂系統作互動的演出。
Cage早期的電子作品影響了許多60年代「現場電子音樂」(Live Electronic Music)的實驗。 當然，當時音樂家們興趣於一種即興式(Improvisation)和未定性(Indeterminancy)的音樂風格，是另一種重要因素促成了此一發展。 Gorden Mumma (圖二)為作品風管號角(Hornpipe1967)設計了互動式電子演奏系統，此一系統之演出包含了三要素：號角獨奏 ,一種稱為Cybnsonic 的主控器以及一個表演空間；號角演奏者演奏不同音高，經由Cybnsonic 主控器的麥克風接收，引起電子樂器不同之處理方式，經處理過後之號角訊息又經空間的改變進而影響演奏者不同音高之選取動作，一來一往之間，一個互動式的迴圈於是形式。
圖一、Theremin 的演出 圖二、Gorden Mumm 演出Hornpipe
另一位美國作曲家Subotnick 也從事於類比電子互動音樂的實驗，在他的作品Touch(1969)中，用自己的聲音控制壓控(Voltage-Controlled)
Buchla合成器以作為聲音合成之參數，演出過程中演奏者觸控電子設備之輸入，並根據不同的聲音輸出，調整下一個動作，形式一個互動式音樂的迴圈。
早期的數位電腦互動音樂實驗
數位電腦音樂開始於一種非互動的狀態，像Max Mathews先生所寫的第一個電腦音樂程式語言及其所使用的系統設備，都因早期電腦不能做快速的計算來回應現場之表演，要作互動系統的即時運作限制很大。
但有趣的是，這些系統的限制及程式本身的實驗本質導向於一種作曲者與電腦之間有意義的互動關係；人們寫作程式來產生他們想要的音樂，在過程中由於人們不段地修改與嘗試，經常電腦產生之結果令創作者非常驚嘆不已，甚至有些作曲家嘗試以逆向操作，如輸入「不正確」的資訊來產生出人意表之結果，這些系統的「不當」操作，「錯誤」的互動關係，造就了一些創作者最好的作品。
基本上，７０年代的電腦音樂研究與創作大都是以大電腦(Main Frame)上的聲音合成及處理為主，電腦互動音樂僅僅是整個電子電腦音樂領域下的一個微小項目。
然而還是有一些音樂家在此一方面作了許多的努力，如７０年代在貝爾實驗室(Bell Lab.)的M. Mathews及R. Moore共同研發了一種電腦控制類比合成器的「即時」系統稱為Groove System，此系統能令指揮者控制系統中預設樂譜演奏速度、力度與平衡，甚至音色合成之方式。 另一先驅David Behrman使用７０年代中期剛剛出產之微電腦(microcomputer)作為一個他所設計的電子音樂樂器與一個音高感應器(Pitch-Sensor)之間的介面(如圖三)，聲音透過音高感應器輸入，電腦依據不同音高及順序作計算並命令電子樂器產生不同的和聲及音色，而演奏者對這些聲音的回應又再次觸動新一波的電腦音響產生。
圖三
ＭＩＤＩ與電腦系統之互動音樂實驗發展
８０年代中期，互動音樂技術產生了一個巨大的變化，其原因大約有下列三點：
- 精緻複雜、形體小，便宜之個人電腦的普遍，使得無數的音樂家及程式寫作家，在沒 有大機構的支持下，進行自己的互動式電腦音樂之探索。
- 一些著名樂器製造廠共同建立了ＭＩＤＩ系統及語言，作為各項數位樂器傳輸標準。
- 研究者解決一些先前最令人感到棘手的問題，比如，如何把音樂事件規劃為即時反應狀態，如何令電腦去跟隨樂譜走，如何令電腦能辨識音樂輸入。
其中標準ＭＩＤＩ規格之建立與電腦的優越性能對互動系統有最直接而重大的影響，因為電腦的運算速度較前加快很多，而且ＭＩＤＩ系統操作方便容易上手。
許多的ＭＩＤＩ控制器 (比如管樂控制器-Wood controller)被連接到電腦，用它來操作音樂訊號之即時處理(reat-time processing)非常方便。
此時，許多的研究者與音樂家投入互動音樂系統的研發與創作，Barry Vercoe (在IRCAM與MIT)，Roger
Dannenberg(在Carnegie-Mellon大學)的努力奠定了兩年後(1986年)互動程式如Max，Jam Factory及Interactor的發展。 著名電腦音樂家Joel Chadabe成立了智慧音樂公司，致力於互動作曲軟體之發展，他與Roger
Meyers共同研發第一代可攜式電腦(portable computer)上之互動音樂軟體，他的伙伴Zicarelli則研發了Jam Factory(1986) ，Chadabe 和Zicarelli則共同發展了M程式，此兩個電腦程式以整體方式控制ＭＩＤＩ系統，並能「聆聽」ＭＩＤＩ訊號的輸入與輸出，同時立即作某一程度上的即興表演。
米勒音樂院(Mill College)在80年代中期是互動音樂系統發展的中心，那裡研發的高階音樂特定語言(HMSL系統)，是一種物件導向(object-oriented)的程式語言，它同時包括了ＭＩＤＩ上的功能及聲音合成之功能。1990年左右造訪台灣的美國歐柏林音樂院(Oberlin College)教授Gary Lee Nelson，他與同好研發的個人數位樂器 MIDI Horn(圖四)結合了Max軟體及一組數位合成器作表演，同年他在交通大學的示範演出，展現了一種及時互動表演之強大張力與戲劇性，此一種新的音樂表達方式，令人驚嘆不已。
圖四、Gary Lee Nelson演奏 MIDI Horn 圖五、Tod Machover的Dexterous Master Hand
圖六、Max Mathews與Radio Baton(Drum)
Mark Coniglio 與M. Subotnick 共同研發的Interactor(1992)，結合了圖畫、文字與聲音，演出者能同時控制不同的聽覺與視覺上的因子作及時互動的表演。阿姆斯特丹的STEIM(Studio for Electro Instruments Music)實驗室的一群研究員，致力於新樂器之研發與創造，Sweatstick 是他們發展的新樂器之一，此樂器能夠同時將棒子本身彎曲的現象及人們雙手緊握棒子時滑動及扭動的MIDI控制資訊送出，而產生音樂。
個人於1998年參加美國電子原音學會之全國性年會(SEAMUS
1998 National Conference)發表作品(DIG 具象電腦音樂)時，聆聽了「電腦音樂之父」Max Mathews(上方圖六)研發的Radio Baton(Drum)互動音樂系統的示範（"The 1998 Mathews' Radio
Baton: New Hardware & Improvisational Software"），此系統以硬體Radio Baton搭配自行研發的軟體 Conductor，使演奏者與電腦作一互動之表演，演奏者使用Radio Baton 來控制電腦記憶體裡面的一系列音符它的產生方式，以及這些音樂的速度、音量、發音方式(articulation)與音色，他生動活潑的示範至今仍令我印象深刻。
在1990之前，許多高階之ＭＩＤＩ與電腦程式的互動系統被成功使用於音樂會當中。
然而研究仍持續不斷地進行，如Robert Rowe之Cyphor及Daniel Oppenheim之Dmix及Karla Scaletti的Kyma系統(台灣唯一的一套Kyma系統在國立交通大學)都產生ＭＩＤＩ資料，而Kyma則增加了聲音合成及聲音處理的效能。 而Max/MSP(1997)兼具上述ＭＩＤＩ傳輸、聲音合成與物件導向之特色，是目前為止最常被學院派作曲家使用於互動音樂裝置與演出的程式，它常被搭配其他設備如感應器(Sensor)、轉換器(Converter)或控制器(Controller)將演奏者現場的演出資訊傳入電腦，Max依據不同之音樂參數，如音高、力度、音量進而決定「回應」的動作，比如當音量到達某一參數值時，程式選取不同之聲音合成方式並將音量值對映（Mapping）為合成參數值而產生音樂，而演奏者則依據他們所聆聽到的電腦聲音，來決定下一個回應動作的方式，如此持續不斷的互動音樂迴圈於是形成。
過去幾年，個人在互動演奏系統的研究，主要包含1.嘗試將感應器(sensors)，Wiimote，Hot Hands，Leap Motion等科技與電腦程式結合運用於音樂創作與展演當中，研究探索各式感應器作為人類與電腦系統間溝通與對話介面之可能性，試圖建構一個功能強大之互動音樂系統; 2. 將Live樂器結合Max
MSP即時互動音樂系統，使音樂家不但能藉此來超越人類與傳統器樂在演奏上的物理限制(例如極快速度或複雜節奏之演奏)，更可透過此系統，跳脫行之多年既定不變的音樂演奏窠臼，讓音樂家在此系統中尋獲人機之間互動演奏的最新表演模式。
互動演奏系統的研究重點如下:
- 聚焦於感應器、Wiimote控制器科技在互動音樂創作與展演之應用研究。
- 探索利用各式不同之感應器、Wiimote控制器作為人類與電腦系統之間的介 面、藝術與科技對話之橋樑的可能性。
- 整合感應器、Wiimote控制器、MIDI與準則作曲程式Max，設計與發展互動式感應訊息之音樂處理模式(modes of mapping)。
- 探討感應器、Wiimote控制器與電腦程式之訊息處理模式與其最後音樂結果呈現之間的對應關係，尋求兩者之最佳整合方式。
- 建構功能強大之互動音樂系統，符合音樂家之創作與表演活動各項需求，讓音樂家之表演能在此系統中做出最具獨特性與最大之發揮空間。
互動演奏系統的初步研究成果，已多次呈現於不同之音樂會中;下方為部份研究結果--節慶音樂(Festival
Music)變奏曲之實時互動演奏系統，與Live樂器結合Max
MSP即時互動音樂系統-Trace of Bamboo.
上圖中，Sensors與Wiimote數值以Max演算重新界定(rescaling技術)，分別控制音樂系統之音高起始點(starting
point)、速度(tempo)、音程(interval)、以及最低音域(lowest range)。
筆者做系統之初步測試(一) 筆者做系統之初步測試(二)
筆者做系統之初步測試(一) 筆者做系統之初步測試(二)
筆者作品Trace of Bamboo之 Live樂器結合Max MSP即時互動音樂系統--及時處理程式效果集(Collection)
筆者作品Trace of Bamboo之 Live樂器結合Max MSP即時互動音樂系統--主程式(main patch)
目前，較高階的互動音樂環境或系統是電腦能依據不同之演奏動作與訊息，及時(real-time)地做出一個接一個不同之回應行為，演奏者演奏任何型態的音樂，電腦有足夠的「智商」（Intelligence）來做有「音樂意義」的回應並進而鼓舞與刺激表演者繼續表演下去。 此種鼓勵式的本能反應設計，如同一個良好的交談對話關係，每一次回應動作的不同，也保持了某種程度的「神秘感」，而此一「神秘感」相當重要，因為它能繼續驅動演奏者的好奇心而做「互動」的演出，當然，互動前後關係中能始終保持一種一致性與完整性，更是一個成功的互動演出之重要關鍵。
結論
一如前述，互動音樂是過去長久音樂傳統的自然延伸，機器及時互動音樂系統的運用，加強了音樂表演的張力與戲劇性。 雖然目前為止，電腦及時處理(real-time processing)與人工智慧(Artificial
Intelligence)功能尚無法完全真正地模擬人與人之間互動上的細膩性，但機器與人類的互動音樂創作與實驗，展現人們勇於嘗試新世代的科技，延伸傳統器樂的物理限制，作為一種新的音樂表達方式，創造出一種20世紀獨特的音樂形式(Cybernetic Music)與一種可能只存在於人類與機器之間互動關係下的新樂種-互動音樂 ( Interactive Music)。
參考資料:
- Pellman, Samuel. The Introduction to The Creation of Electroacoustic Music,Wadsworth Publishing Company,1994.
- Cope, David.
New Direction in Music. 6tth ed,
- Winkler, Tod. Composing Interactive Music,1998.
- Schrader, Barry. Introduction to Electro-Acoustic Music, NJ: Prentice-Hall, 1982.
- Williams,David. Experiencing Music Technology,1998.
