開源管風(fēng)琴合成器 Aeolus 評測（一）
管風(fēng)琴在樂器中是宏大而莊嚴(yán)的存在，伴著教堂、音樂廳和歌劇院而生，演奏家們常常會以管風(fēng)琴演奏恢弘的古典樂章。如果能有幸到現(xiàn)場聆聽，沉浸在響徹穹頂?shù)臉芬糁�，那將是非常震撼的體驗。然而，管風(fēng)琴體積龐大，數(shù)量稀少，又常常是建筑的一部分，無法隨時隨地演奏；而且要還原管風(fēng)琴的現(xiàn)場感，錄音的工程量也不可小覷。
現(xiàn)在，得益于管風(fēng)琴音源Aeolus，你可以在工作室中足不出戶還原管風(fēng)琴的音色和體驗。Aeolus采用物理建模，功能強大、音質(zhì)細(xì)膩，控制方式簡潔而便于入門，能夠精細(xì)還原管風(fēng)琴的部分音色與控制方式。如果你想在工作室中演奏管風(fēng)琴，或者是為你的作品增色，不妨一試。
1. 知識引入：管風(fēng)琴
在繼續(xù)評測之前，首先簡單介紹一下管風(fēng)琴。
管風(fēng)琴是一種能夠通過鍵盤開閉管風(fēng)琴管，并通過壓縮空氣（稱為“風(fēng)”，wind）驅(qū)動管風(fēng)琴管來發(fā)聲的樂器。由于每個管只能產(chǎn)生一個音高，因此管子被分組排列，稱為音階（ranks），每個音階在整個鍵盤范圍內(nèi)具有相同的音色和音量。
管風(fēng)琴有一個或多個由手演奏的鍵盤（稱為“手鍵盤”，manuals），以及由腳演奏的踏板鍵盤（稱為“腳鍵盤”，pedal）；每個鍵盤控制其自己的音管編組，或與音栓聯(lián)動。鍵盤、踏板和配組都安裝在管風(fēng)琴的演奏臺（console）中。
管風(fēng)琴由鼓風(fēng)裝置向音管輸送空氣，使得它能夠持續(xù)發(fā)聲，直到相應(yīng)的鍵被釋放；而作為對照，鋼琴和古鋼琴在琴鍵松開后，音色就會立即消散。最小的便攜式管風(fēng)琴可能只有一兩組音管和1個手鍵盤；最大的可能有超過33,000根音管和多達(dá)7個手鍵盤。
2. Aeolus總覽
2.1 開發(fā)背景
Aeolus誕生于2004年，由Fons Adriaensen開發(fā)，對管風(fēng)琴物理建模，運用加法合成（addictive synthesis）原理來合成管風(fēng)琴音色，其名字來自古希臘神話中的風(fēng)神艾俄洛斯。最早只支持Linux平臺。
后來，Arthur Benilov在Adriansen的基礎(chǔ)上繼續(xù)開發(fā)，使Aeolus成為一款成熟的管風(fēng)琴音源，煥發(fā)新生。得益于JUCE框架，它擁有以下突出特性：
- 配備專業(yè)且直觀的界面
- 支持多種插件格式：VST 2.4、VST3、AU，并提供一個獨立版本（VST 2.4僅限Windows版本，AU僅限macOS）
- 跨平臺，可在Windows、Linux與macOS下運行
- 功能更強大，支持用戶預(yù)設(shè)、MIDI通道映射等
由于采用物理建模與合成器引擎，Aeolus的體積小巧，只有16MB，較采樣音源更輕便，卻能實現(xiàn)不亞于真實管風(fēng)琴的演奏體驗。
2.2 初體驗
圖 1 Aeolus主界面
初次打開Aeolus，專業(yè)感撲面而來。鐵灰色的外觀上，控制按鈕分門別類有序排布，有一種坐在管風(fēng)琴操作臺前的掌控感。
最醒目的四排圓形按鈕，是管風(fēng)琴的音栓（organ stop knobs），用于控制管風(fēng)琴的音色，只有打開了音栓，管風(fēng)琴才能演奏。Aeolus模擬了擁有三排手鍵盤（manual）、一排腳鍵盤（pedal）的管風(fēng)琴，音栓也因此分為四組，圖中每一排音栓對應(yīng)一組鍵盤。
音栓右側(cè)的“MIDI channel”下拉框，可以設(shè)置鍵盤與MIDI通道的映射，這樣可以用多臺MIDI鍵盤來演奏Aeolus，還原管風(fēng)琴的體驗。而第二、第三排手鍵盤還支持顫音（tremulant），點擊“Tremulant”按鈕可開關(guān)顫音功能。
底部是一排琴鍵，可以幫助音樂人快速測試音色。在沒有打開音栓時，鍵盤是灰色的。激活音栓后，可演奏的音域會亮起。右側(cè)有兩個下拉框，“Control channel”用于指定接收哪個MIDI通道的控制器數(shù)據(jù)，而“Swell channel”則指定由哪個MIDI通道來控制管風(fēng)琴的風(fēng)箱（swell）效果。
Aeolus支持指定多達(dá)32組用戶預(yù)設(shè)（作者將其稱為音序器，sequencer），可隨時切換。點擊鍵盤上方的“Set”按鈕可以保存用戶預(yù)設(shè)，右側(cè)從“1”~“32”的數(shù)字按鈕則用于切換預(yù)設(shè)。
最后，界面頂部可以設(shè)置主音量與混響IR、強度，還可以查看當(dāng)前的負(fù)載情況（CPU占用、播放的音符數(shù)）。值得一提的是，Aeolus采用卷積混響引擎，所有的混響IR均錄制于真實的環(huán)境中，有助于模擬真實場景下的管風(fēng)琴表現(xiàn)。
3. Aeolus的重中之重：音栓
初次打開Aeolus，最引人注目的就是那三組一字排開的圓形按鈕，每個按鈕上方都標(biāo)注有一些特殊字樣。這些按鈕就是管風(fēng)琴的音栓（organ stop knobs），用于控制管風(fēng)琴的音色。
圖 2 Aeolus音栓示意（激活部分音栓后）
3.1 音栓的作用
為什么管風(fēng)琴會有這么多的音栓？因為大多數(shù)管風(fēng)琴都有許多不同音色、音高和音量的音階。在真實管風(fēng)琴中，演奏者可以通過稱為“止音器（organ stop）”的部件來單獨或組合使用這些它們。止音器可以根據(jù)演奏者的設(shè)置，允許或阻止壓縮空氣進(jìn)入特定的管風(fēng)琴管，從而控制管風(fēng)琴可以發(fā)出哪些音色的聲音、彈奏什么樣的音階。
音栓就是用來調(diào)整止音器的組件，它們分布在演奏臺兩側(cè)，供演奏家掌控。Aeolus選取了一些基本、常用的音栓，點擊界面上的這些按鈕就可以開啟或關(guān)閉。處在開啟狀態(tài)的音栓按鈕會被“點亮”。
3.2 音栓與鍵盤的對應(yīng)關(guān)系
作為管風(fēng)琴音源，Aeolus提供了3組手鍵盤、1組腳鍵盤。Aeolus設(shè)置了四組音栓，每組音栓掌控不同的鍵盤。它們的對應(yīng)關(guān)系為：
- Manual III：對應(yīng)最頂上的手鍵盤
- Manual II：對應(yīng)中間的手鍵盤
- Manual I：對應(yīng)最底部的手鍵盤
- Pedal：對應(yīng)腳鍵盤
在音栓沒有打開時，鍵盤是不可彈奏的，相當(dāng)于沒有空氣進(jìn)入音管。打開音栓后，它們各自對應(yīng)的手鍵盤、腳鍵盤就可以演奏了。此時，Aeolus主界面底部的琴鍵會亮起，點亮的部分為當(dāng)前已激活的鍵盤所對應(yīng)的音域，如下所示：
圖 3 手鍵盤音域（Manual I、II、III）
圖 4 腳鍵盤音域（Pedal）
三組手鍵盤音域相同，跨越5個八度，從C2~C7；腳鍵盤音域相對較窄，為C2~G4，上述記號采用IPN（international pitch notation，國際音高符號） 。需要注意的是，Aeolus采用的鍵盤記號比IPN小一個八度。
注意：Aeolus界面底部的鍵盤同時控制所有4組管風(fēng)琴鍵盤，不能單獨聆聽每組鍵盤的音色。
3.3 音栓的標(biāo)記
Aeolus的音栓完全按照真實管風(fēng)琴的制作規(guī)范來編排。每個音栓都使用規(guī)范的術(shù)語做標(biāo)記，幫助有經(jīng)驗的演奏者找到合適的音色。
音栓標(biāo)記由兩部分組成：音栓名、音管長度（一個音栓對應(yīng)一個音管）或數(shù)量（一個音栓對應(yīng)多個音管）。
3.3.1 音栓名
音栓名，表示當(dāng)前音栓的音色或特性。它們的名字是約定俗成的，通用于世界各地的管風(fēng)琴。
Aeolus擁有多樣的音栓。例如模擬樂器聲音的“Oboe 8”、“Flute 4”、“Trumpet 4”，具有典型管風(fēng)琴聲音特性的“Cymbel VII”、“Principal 4”等。
3.3.2 音管長度
有的音栓會在音栓名下方標(biāo)注阿拉伯?dāng)?shù)字，該數(shù)字為音管長度，影響基本音高。它以英尺為單位，記作“′”（在Aeolus的界面中省略）。常見的音管長度如下：
- 如果為2的n次方（1′、2′、4′、8′、16′），則為C調(diào)音管，每乘以2則低1個八度。當(dāng)音管長度為8時，則基本音高為C2（低音C），其余的可類推。
- 如果為分?jǐn)?shù)，則為其他的基本音高，如2′ 2/3對應(yīng)G調(diào)，1′ 3/5對應(yīng)E調(diào)。
Aeolus會如實給每個音栓標(biāo)明音管長度，以便演奏者辨別基本音高。有些種類的音管，還提供不同音管長度的版本，例如“Open Diapason”有8′、16′兩個版本。
3.3.3 音管數(shù)量
有的音栓會在音栓名后加上羅馬數(shù)字，表示該音栓對應(yīng)的音管數(shù)量。
例如，音栓“Cymbel VII”中的“VII”表示該音栓對應(yīng)著七個不同的管子，而不是一個具體的管子長度。這七個管子通常按照不同的音高排列，形成一個音栓組合。當(dāng)演奏者按下這個音栓時，這七個管子同時響起，產(chǎn)生一種明亮、清脆的音色，通常用于管風(fēng)琴音樂中的高潮部分或者華麗的音響效果。
像這樣控制多個音管的音栓，Aeolus提供了7個，可以按需使用。
3.4 音栓的排列和標(biāo)記
Aeolus排列音栓的方式也有它的妙處。大體的排列規(guī)則是：
- 一般規(guī)律是：基本音高偏低的音栓在前，偏高的在后。
- 每組鍵盤的音栓又被分為兩小組：實際演奏中比較重要或比較常用的音栓，以紅色字體標(biāo)出，分列最右邊（筆者稱之為“紅組”）；其余不那么常用的音栓則以黑色字體標(biāo)出，列在左邊（筆者稱之為“黑組”）。
- 同時控制多個音管的音栓，則放在紅組、黑組之間。
通過有規(guī)則的排列，管風(fēng)琴演奏家可以很快找到自己想要的音色，同時對于非管風(fēng)琴演奏者來說也利于探索。
3.5 音栓作用舉隅
最后，為了幫助讀者對音栓的作用產(chǎn)生印象，筆者以“Manual III”部分的音栓為例，講講該部分每個音栓的音色、作用。
- Open Diapason 8：這是管風(fēng)琴最基本的音色之一，它產(chǎn)生正常的主音。聽起來像是長笛與雙簧管的合奏。通常用于支持合唱或音樂的基本伴奏。
- Stopt Diapason 8：這個音栓控制的是較小直徑的管，它產(chǎn)生中音長笛那樣的音色，柔和、溫暖。在C2～C5部分非常輕柔。通常用于輕柔的音樂或作為伴奏。
- Claribel 8：這個音栓控制的是大型管道，它比 Stopt Diapason 8 輕柔，結(jié)合了單簧管的輕柔，以及鋼片琴（celesta）的清脆。通常用于伴奏或者烘托合唱。
- Suabile 8：這個音栓產(chǎn)生比 Claribel 8 更加柔和、輕盈的音色，聽起來類似于口哨。通常用于輕柔的音樂或者作為伴奏。
- Celeste 8：這個音栓產(chǎn)生英國管那樣柔和、清晰的音色。它與其它音栓配合使用時，可以產(chǎn)生出美妙的和聲效果。
- Violin 8：這個音栓控制的是高音區(qū)域的管道，它產(chǎn)生類似小提琴的音色。通常用于獨奏或者合奏中的高音部分。
- Principal 4：這個音栓控制的是4英尺長的管道，它產(chǎn)生比 Open Diapason 8 更加清晰、鮮明的長笛音色，正如其名。通常用于強奏和獨奏。
- Flute Doice 4：這個音栓控制的是木管，它產(chǎn)生輕柔、溫暖的音色。通常用于輕柔的音樂或者作為伴奏。
- Fifteenth 2：這個音栓產(chǎn)生的音高是主音的兩倍高，通常用于增強音色的明亮度和清晰度。
- Mixture V：這個音栓控制多個管道，它產(chǎn)生明亮、清晰的音色，GM音源經(jīng)典的“Church Organ”就來自于此。通常用于強奏和獨奏。
- Bassoon 16：這個音栓產(chǎn)生類似于巴松管的音色，通常用于低音區(qū)域的獨奏或者合奏。
- Cornopean 16：這個音栓產(chǎn)生銳利、亮麗的音色，像是薩克斯略帶手風(fēng)琴的音色，通常用于強奏和獨奏。
- Oboe 8：這個音栓產(chǎn)生類似于雙簧管的音色，通常用于高音區(qū)域的獨奏或者合奏。
- Vox Humana 8：這個音栓產(chǎn)生類似于人聲的音色，通常用于強奏和獨奏。
- Trumpet 4：這個音栓產(chǎn)生高音薩克斯那樣明亮、響亮的音色，通常用于強奏和獨奏。
關(guān)于其余音栓的音色、作用，讀者不妨一一嘗試。
4. 錄制于真實場景的混響
管風(fēng)琴現(xiàn)場演奏的魅力之一，就是余音繞梁的感覺——教堂、音樂廳等大廳開闊的空間，營造出深厚、廣闊的混響，與美妙的樂章相得益彰。有了現(xiàn)場的混響，才有管風(fēng)琴的神圣感。
圖 5 Aeolus混響下拉框，框中的選項是混響IR采樣的地點
4.1 混響IR的錄制地一覽
為了使Aeolus的表現(xiàn)更加真實、生動，開發(fā)者前往歐洲多所教堂、大廳等設(shè)施，錄制10種高質(zhì)量混響IR，運用卷積混響引擎來還原真實的演奏現(xiàn)場，尤其是那些裝備著管風(fēng)琴的著名教堂。
你可以在界面頂部的“Reverb”下拉框中，選取一處地點，應(yīng)用該地的混響效果。開發(fā)者主要走訪了以下這些地方：
4.1.1 配備了管風(fēng)琴的教堂
- St Laurentius, Molenbeek（圣勞倫斯教堂）：位于比利時布魯塞爾-首都大區(qū)，始建于15世紀(jì)，擁有比利時最古老、音色最美的管風(fēng)琴之一（制造于1765年，擁有3個手鍵盤和25個音栓）�；祉懢d柔、輕盈，先強后柔，像飛鳥掠過湖面。
- St Andrew’s Church（圣安德魯教堂）：位于蘇格蘭愛丁堡市中心，始建于18世紀(jì)后期，擁有一臺大型管風(fēng)琴（3個手鍵盤和50個音栓），是蘇格蘭最大的管風(fēng)琴之一。該教堂還會于每年11月底舉辦St Andrews Fair Saturday音樂節(jié)�；祉懧牳蓄愃朴谑趥愃菇烫�。
- St George’s Episcopal Church（圣喬治圣公會教堂）：位于德國巴伐利亞州，始建于18世紀(jì)后期。它擁有一架著名的管風(fēng)琴，由巴伐利亞制琴師Johann Nepomuk Holzhey在1792年制作。這架管風(fēng)琴經(jīng)過多次修復(fù)和改進(jìn)，目前擁有三個手鍵和五十多個音栓，在德國負(fù)有盛名。混響廣闊、悠遠(yuǎn)、綿長。
- Lady Chapel, St Albans Cathedral：這是位于英國圣奧爾本斯的圣奧爾本斯大教堂，Lady Chapel是它的其中一部分，始建于12世紀(jì)，是英國最著名的中世紀(jì)教堂之一。大教堂本身有一架管風(fēng)琴，但不在Lady Chapel中�；祉懶Чd柔，略帶廣闊的感覺。
- 1st Baptist Church, Nashville（納什維爾第一浸信會教堂）：位于美國納什維爾市中心，成立于1820年，采用哥特式建筑風(fēng)格。它擁有一臺著名管風(fēng)琴，由德國制琴師Caspar Glatter-Götz在1993年制作，是美國南部最大的管風(fēng)琴之一。該管風(fēng)琴采用了德國和法國的制琴技術(shù)，擁有四個手鍵，六十多個音栓和三個踏板，具有非常獨特和優(yōu)美的音色。混響效果與圣喬治圣公會教堂一樣廣闊。
- York Minister（約克大教堂）：全名為"York Minster Cathedral"，是位于英國約克市中心的一座大教堂，為該地最著名的地標(biāo)建筑之一，建筑風(fēng)格宏偉壯觀。它擁有世界上最大的管風(fēng)琴之一，是在1903年由英國制琴師"William Hill & Sons"制作，配備超過10,000個音管和5個鍵盤。
4.1.2 教堂之外的大廳類設(shè)施（這類大廳往往用于舉行活動）
- York Guildhall Council Chamber（英國約克市政廳議會 大廳）：是英國約克市政廳議會的附屬設(shè)施，在會議之余也可以用于各類活動。整體聽感宛如室內(nèi)樂的大廳，混響相對較綿柔，持續(xù)時間短。
- Elveden Hall：位于英國薩�？丝さ泥l(xiāng)村地區(qū)，是一座歷史悠久的莊園和大型私人住宅，占地面積約為22,500英畝，始建于18世紀(jì)。采樣的大廳似乎比上述任何一個教堂要空曠得多，混響時間空前長，如入無人之空谷。
4.1.3 其他一些有意思的場所
- R1 Nuclear Reactor Hall（R1核反應(yīng)堆大廳）：是瑞典皇家理工學(xué)院（KTH Royal Institute of Technology）的一個重要建筑，位于斯德哥爾摩市郊的AlbaNova大學(xué)中心區(qū)。該建筑最初建于1954年，是瑞典第一個核反應(yīng)堆，也是瑞典重要的核能研究中心之一。R1核反應(yīng)堆大廳長27米，寬22米，高9.5米，如此龐大又科技感十足的設(shè)施，自然帶來極其綿長遼遠(yuǎn)的混響，如入大山深處。
- Sports Centre, University of York（英國約克大學(xué)體育中心）：位于英格蘭北部的約克市郊區(qū)約克大學(xué)校園內(nèi)。它擁有各種現(xiàn)代化的體育設(shè)施，面向?qū)W生、教職工和公眾開放。混響效果和R1大廳一樣綿長，甚至還會持續(xù)略長的時間。
4.2 混響強度的調(diào)節(jié)
圖 6 Aeolus的混響IR下拉框，以及右側(cè)的混響強度滑桿
除了更改IR，Aeolus也允許使用者調(diào)節(jié)混響強度，調(diào)節(jié)滑桿位于下拉框右側(cè)。就筆者的體驗來說，即使滑桿的值很小（如圖 6所示），也足以產(chǎn)生足夠溫潤的混響，帶來臨場感。通常調(diào)節(jié)到10～30以內(nèi)，就可以還原現(xiàn)場的真實感；而混響過強時，少了真實感，反而多了科幻的感覺。
4.3 優(yōu)勢與不足
如果只單純使用Aeolus來演奏、編寫管風(fēng)琴曲，運用它自帶的混響及IR，已經(jīng)完全足夠，無需再使用其它的混響效果器。簡潔的設(shè)定，以及10種高質(zhì)量IR的陣容，使混響功能可以開箱即用，利于快速開始演奏。得益于自帶的、錄制于知名教堂的IR，Aeolus已然能勝任與你共同呈現(xiàn)管風(fēng)琴樂章的使命。
當(dāng)然，Aeolus混響也有不足之處：無法加載第三方的IR。開發(fā)者難以走遍世界各地的知名教堂、音樂廳（現(xiàn)有場所均位于歐洲），因此現(xiàn)有的IR不一定能滿足每位演奏家、制作人的需求。此時，你就要用上第三方的混響效果器（如REAPER自帶的ReaVerb）。
5. 聆聽Aeolus的演奏
有一些演奏家、制作人已經(jīng)在用Aeolus來演奏管風(fēng)琴。以下是由演奏家David Garner帶來的管風(fēng)琴演奏，在此你可以體驗Aeolus身臨其境般的表現(xiàn)。
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小結(jié)與相關(guān)鏈接
以上是Aeolus評測的第一部分，主要介紹了Aeolus的管風(fēng)琴音栓，以及采樣于10處歐洲名勝的IR混響引擎。在下一篇評測中，筆者將會評測Aeolus的更多特性，包括鍵盤參數(shù)、音序器（用戶預(yù)設(shè)）等，敬請期待。
- 下載地址：https://github.com/Archie3d/aeolus_plugin/releases
- 項目首頁：https://archie3d.github.io/aeolus_plugin/
- 源代碼庫：https://github.com/Archie3d/aeolus_plugin
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