(3)长笛自动演奏机器人
值得一提的是,自1990年始,日本早稻田大学就致力于WF系列的长笛自动音乐演奏机器人的研究和开发。到如今演奏功能日益完善,演奏效果也越来越好,在音乐自动演奏机器人开发史上做出了很大的贡献。
众所周知,人类在进行长笛演奏时,最基础且起到最关键重要的器官就是肺。所以,长笛自动演奏音乐机器人最需要攻克的便是一款能够模仿人类呼吸的人造肺,从而来达到模仿人类的长笛演奏。这不仅是首要条件,也是重中之重。在人造肺设计时,将人造肺的肺活量参数设计为了5100ml,这是人类的平均肺活量,这样才能够与人类一样进行无差别的演奏,更逼真的模仿人类[5]。但是人造肺制造的空气源很不稳定,所以需要一个空气阀门来控制气体流速。因此在这里人造嘴唇也是必不可少的一部分。一般的情况下,音乐家在进行长笛演奏的时候,对于新到手的乐谱,都会有大约80ms的记谱时差。为了让自动演奏音乐机器人避开这一点,达到演奏时不会有滞后的感觉,需要在制造人造肺的时候插入一个隔片,从而来让气体流速的响应保持在80ms之内,如果要达到逼真的演奏效果,这一点完全不能忽略。最初的长笛自动音乐机器人考虑了吹奏时的最大的可调控范围,从而将人造嘴唇的开缝定位到了80mm*2mm。自动演奏音乐机器人WF-1的基本格局就这样定下来了,它通过人工肺制造空气源和人工嘴唇控制流速,在管内撞击管壁形成空气柱,在通过按键来控制音调,最后实现逼真的演奏。当在用WF-1机器人在平均律音调、音程演奏实验的时候,发现它的音域是从C4到F5之间的[6]。除此之外,同样了解到可通过控制空气源流速来调节音节、音调,然而这并不能使倍音阶的共同振动频率比例保持为正整数。这样就会产生限制,所以这并非最佳的方法。
在我们进行音乐演奏机器人WF-2的平均音律演奏的时候,发现对音程参数的控制是根据人类现场演奏时侯的参数决定的,音乐演奏自动机器人的平均音律的音域控制在C4到D6之间。众所周知,D6之上就是高音域,然而高音域并没有方法进行姿势参数的矫正。主要是因为,这一款音乐演奏自动机器人的人造嘴唇都是固定的,没有办法发出高速的空气源,完全不能够实现对高音区的操控。但是,在WF-3之后研发的的音乐演奏自动机器人,彻底改变了这个现状,他们对人造嘴唇的宽度进行了调控变化,让其产生了高速的气流,完美避开了之前的毛病。
在这之前,音乐演奏自动机器人WF-2演奏过《长笛四重奏D大调K298》的谱子,这是大师莫扎特的曲目。在这个演奏中,出现了较大的问题,究其原因还是在于人造嘴唇太局限,不能够产生较大的高速气流,没有办法在高音区演奏。这个问题的产生跟人造肺的隔片的超速振动也有关联[7]。当它高速震动的时候,无法进行换气动作,并产生了一部分噪音。因此,得出的结论是,如果无法控制人工嘴唇的形变,就无法较好地控制高音区的演奏。鉴于这个原因,在研发机器人WF-3的时候,在2的基础上增加了人工嘴唇形变的控制系统,这样不仅能够减少噪音的产生,而且能够较为流畅地演奏高音区。同时为了达到颤音的变化效果,在音乐演奏自动机器人WF-3上的人工嘴唇的喉部添加了一个振动器,这样能够增加喉部的动态变化,产生更多的变音效果,离类人形态的音乐演奏自动机器人更近了一步。
音乐演奏自动机器人WF-3的变化还是不够的,虽然能较好地减少了噪音,但是演奏时缺少感情,没有氛围。因此,在3的基础上,WF-4增加了舌头。在演奏的过程中融入了舌头的技巧,让演奏出来的曲目富有了轻重缓急。而最新的5代音乐演奏自动机器人,将原来的人造肺进行了大范围的改造,大大地缩短了喘气的时间.因此5代音乐演奏自动机器人能够演奏出更快更高调的曲目。除此以外,它还可以控制人造嘴唇的厚度,这个系统能够让气流的偏心力发生微小的变化,从而来让机器人演奏出来的音乐更加逼真[8]。
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