摘要： Linux是目前世界上{zd0}的开源软件项目。由于一系列利好因素的推动，对基于Linux计算机音乐制作环境的研究，正在成为国外音乐学术界新的研究热点。而国内关于它的研究还比较少见。本文在Linux专业多媒体发行版、系统基本工作模式等六个方面，对此进行了初步研究。
关键词：计算机音乐 ；Linux；电子音乐

引言
关于计算机音乐制作系统的研究最早始于20世纪40年代末期。20世纪70年代以后，基于长期的理论与实践积累，并得力于电子乐器、个人计算机、PC多媒体音频卡以及包括操作系统在内的相关软件等技术的长足进步和发展，计算机音乐制作系统进入急速发展期。进入90年代以后，由于诸如个人计算机进一步普及等诸多利好因素的促使，商业化的计算机音乐制作系统进一步被用户广泛接受并在技术上趋于成熟。另一方面，因商业化的计算机音乐制作系统出于商业利益考虑，在计算机系统的内核与基石即操作系统领域，大多数都选择建立在商业操作系统环境中，在使用自由度和灵活性有所欠缺，并且售价不菲。有些对商业软件不满及对商业软件使用权高额售价存在质疑的用户和技术爱好者，早在80年代早期，就开始积极寻找新的解决方案，如xx的GNU计划。1991年，芬兰人林纳斯·托瓦兹出于个人爱好而编写了名为“Linux”的操作系统内核，并将其所有源代码公布在因特网上的创新性举动，为新的解决方案开辟了一条前途十分光明的道路。
现在，Linux已发展成为世界上{zd0}的开源软件项目。近年来Linux桌面应用也形成了新的潮流。同时，阻碍Linux用于计算机音乐制作环境的关键性问题——内核实时性能问题，也已得到较为理想的解决。[1]在这一背景下，对基于Linux计算机音乐制作环境的研究，正在成为国外电子音乐学术界新的研究热点。[2]而在国内，关于此方面的研究目前还非常少见，本文试图从六个基本方面对此进行初步的研究。
一、Linux及其发行版
Linux操作系统是一种计算机操作系统。严格来讲，“Linux”这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核和Linux发行版。除了一部分专家之外，大多数人都是直接使用Linux发行版。Linux发行版可能是由一个组织、公司或个人发行的。通常来讲，一个Linux发行版包括Linux内核、将整个软件安装到计算机上的一套安装工具、各种GNU软件和其他的一些自由软件，另外，在一些特定的Linux发行版中也包含有一些专有软件。发行版为许多不同的目的而制作。包括对不同计算机结构的支持、对一个具体区域或语言的本地化、实时应用、嵌入式系统和多媒体应用等。[3]
据Linux发行版情报网站distrowatch.com在2009年3月份的统计，现有315种发行版正被积极的开发。其中，热度较高的发行版大约有 15种左右。而在专业多媒体领域，大约有7种专门发行版因为稳定开发而受到较为广泛的关注。[4]在这其中，以计算机音乐制作领域为主要服务对象的有6 种，分别是Ubuntu Studio、ArtistX、dyne:bolic、64 Studio、Musix和StartCom MultiMedia Edition。
Ubuntu Studio 是Linux发行版Ubuntu的衍生版本，被Ubuntu官方认可。它主要是为针对音频、视频以及图形设计工作领域的一般性操作而设计。Ubuntu Studio所包含的开源音乐几乎涵盖了目前开源音乐软件所属的各个方面。如基础结构、JACK 音频工具箱和功能模块、声音编辑和录音、音频回放、数字音频工作站软件、合成器、采样器、音序器、效果和单独处理模块、DJ工具、MIDI功能、乐谱设计等。
ArtistX也基于Ubuntu，发布形式为可启动式DVD。它包含很多服务于音频、2D和3D图形及视频制作的免费软件包。该项目的目标是展示 Linux环境下多媒体软件的多样性，以使个人能在自由软件的帮助下实现其艺术创作意图。ArtistX和Ubuntu Studio 极为相似，但与Ubuntu Studio 不同的是： ArtistX包含的多媒体软件数量大约有2500种之多，大大超越Ubuntu Studio。从这方面看，ArtistX更像是Ubuntu Studio 的加强版。
dyne:bolic是一个轻量级的专业多媒体发行版。它可以无须安装而直接在光盘、USB存储卡上运行，也可以安装后从硬盘启动，甚至是从网络启动。它能够自动识别大多数的设备及外围接口，包括声音、视频设备及USB设备等。在专业音乐软件方面，它包含有MuSE、streamer等专业软件。 dyne:bolic的优势主要体现在对低配置计算机的支持以及极强的移动性。所以，它是DeeJaying 和VeeJaying的理想平台，也非常适合用于基础阶段的计算机音乐教育环境。
64 Studio由英国64 Studio公司开发，主要服务对象是该公司的OEM合作伙伴。不过也允许普通用户从其官方网站免费下载使用。64 Studio基于debian和Ubuntu，囊括了音频、视频、图形、以及出版等多种工具软件，当前可以运行在 x86 及 x86_64 硬件上。
Musix是一款基于Knoppix、Kanotix 和Debian的Linux专业多媒体发行版开源且免费。用它可以完成包括音乐制作在内的多种多媒体任务。 Musix发行版以两种形式提供：Live CD和Live DVD。这两者均包含不xx的中文支持。
StartCom MultiMedia Edition是Start Commercial公司基于RedHat Enterprise和Fedora的源代码开发的Linux发行版。因Start Commercial公司具备丰富的Linux服务器操作系统开发经验，故这一发行版长期以稳定著称。MultiMedia Edition主要针对xx的商用体系结构，可作为多用途工作站而使用，如同时集合Web服务器、数据库录音工作站、视频处理平台等。在视频和声音方面，它解决了一些悬而未决的应用，如虚拟化和集群功能等。
二、基于Linux计算机音乐制作系统的基本工作模式
传统的计算机音乐制作系统由四个部分构成，即安装记录和播放乐曲数据的音序设备，即个人PC；用于输入音乐数据的音乐信息输入设备；用于接收MIDI数据声音的音源模块和用于连接上述设备的MIDI通过盒和MIDI数据线。近年来，由于计算机硬件技术的飞速发展，个人PC快速的数据处理能力已得到极大的提高，导致传统模式下的许多外置硬件设备，如MIDI键盘、音源模块等都已“软件化”。在2003年，有学者把这一现象称为“电子音乐作品制作技术的计算机化趋势”。[5]时至今日，这一“趋势”已发展成常规模式。
外置硬件设备软件化后，系统是否能正常工作还依赖于一个问题的解决：即以何种方式取代传统模式下MIDI通过盒和MIDI数据线的功能以使各功能模块能自由连接的问题。在商业软件环境中，这一问题是由三个部分协同解决的：专有设备驱动如ASIO驱动等，负责数字音频信号的传入和传出；各种专有插件协议如 VST与VSTi等，负责周边软件模块与音序软件或音频工作站软件的数据交换；音序软件或音频工作站软件则负责各种信号通道的总体分配。而在Linux 下，上述问题则是被一个叫做“JACK”的应用程序套件解决的。JACK是一个低延迟的音频服务器，它为使用它的API的音频应用提供交互。JACK具有的特性包括：提供一种多个应用程序同时使用系统声卡硬件的方式；允许应用程序之间共享音频；能够提供多路技术的服务来控制多路并发的声音流；所有支持它的音频应用程序能够传递音频流而不相互影响。同时， JACK还允许各种音频应用程序或者一个普通程序运行在自己的进程空间中，或是让这些程序作为一个插件运行在它的构架之中。JACK所具备的如此强大的专业功能特性，让Linux下的多媒体软件开发者欢呼雀跃——在JACK架构下，他们可以更加专注于软件本身的开发，而无须再考虑系统延迟及声音服务器等复杂的问题。因此，Linux世界产生了大量依赖JACK、支持JACK的高质量音乐软件。于是，JACK就成了在Linux下，构建计算机音乐制作环境的必需配置之一。现在的情况是，讨论基于Linux的计算机音乐制作系统的基本工作模式，实质上就是在讨论JACK在Linux环境中的工作模式。
三、Linux下的音序软件与数字音频工作站软件
Linux下的音序器软件数量巨大，截止到2008年底，在持续开发并受到发行版广泛收录和用户广泛关注的有MusE、 Rosegarden 、Qtractor、LMMS等。这些软件具有如下特点：
{dy}，开发环境。大部分都使用C++、QT3等环境开发，所以有较好的移植性、跨平台型，用户界面不仅美观而且非常实用。
第二，主要功能。音序器功能：都具备完善的MIDI音序功能，其中某些还具备优秀的音频音序功能，如LMMS、Qtractor等；MIDI编辑器：包含钢琴卷帘谱编辑器、鼓板编辑器、事件列表编辑器和控制器编辑器；同步能力：支持MMC、MIDI  Clock、Jack transport等方式的同步。
第三，音频驱动与声音服务器支持。支持ALSA和JACK。
第四，音频插件系统支持能力。支持LDSPA、DSSI，其中部分还支持VST/VSTi。
在Linux下的数字音频工作站领域，数两个软件的知名度{zd0}，它们是Ardour和Audacity。
Ardour的主要功能包括：多通道音频录制；非线性音频编辑能力；无限撤销与重做；全面的自动化控制；强大的调音台功能；无限轨道、总线、插件能力；时间码同步；硬件控制能力等等。其{zy1}的性能和完善的功能，使它xx可以和商业软件环境下的ProTools、Nuendo、Pyramix以及 Sequoia等相提并论。
Audacity是一个跨平台的声音编辑软件，用于录音和编辑音讯，是自由、开放源代码的软件。Audacity的主要功能包括：支持多种格式的导入和导出；多轨道录音与播放；无限撤销与重做；精细音频编辑能力；多声道支持以及支持Nyquist编程语言，还支持用户自行编写效果器以及全面的音频效果插件与支持等。
四、Linux下的音频插件系统与插件
目前，在Linux下，有四种音频插件系统可为音乐制作服务，它们是LDSPA、DSSI、M.E.S.S和VST/VSTi。
LDSPA即Linux音频开发者简单插件应用编程接口。它给Linux音频程序开发者提供了创建效果器插件的框架体系，以使第三方开发者可用其开发插件。而用户可在支持LDSPA的程序上使用各种插件，如同使用其它的任何插件API一样。LDSPA音频插件系统在Linux下非常流行，支持音频插件系统的宿主软件大多数都支持它，如Ardour、Audacity等等。
DSSI是一种用于音频处理插件的应用编程接口，对于带有用户界面的软件合成器插件来说特别合适，所以也可以说DSSI是Linux下虚拟乐器开发接口。 DSSI包含C语言的应用编程接口，用于插件与宿主；而用在与宿主通讯的用户界面上的另一部分则基于LADSPA应用编程接口以及OSC应用编程接口。 DSSI规格包含有注解，记述了OSC规格部分的目的背景以及描述C语言API的头文件注解。 DSSI是免费软件并在GPL下提供。
M.E.S.S是“MusE Experimental Soft Synth”的简称，它是开源音序软件MusE主导的插件应用编程接口，和上述的DSSI类似。开发的意图是使用户能更为简单地编写属于自己的软件合成器。到目前为止，M.E.S.S插件的数量较少，而且支持它的宿主软件也只有MusE，所以M.E.S.S尚处在实验性阶段。
VST/VSTi是德国Steinberg公司开发的音频插件技术。在支持ASIO驱动的硬件平台下能够它能以较低的延迟提供非常高品质的效果处理和虚拟乐器。VST/VSTi目前是商业软件环境中最为流行的音频插件系统之一，拥有数量极为庞大且质量极为上乘的插件群落。但VST/VSTi不支持 Linux平台，Linux平台下不能原生使用VST/VSTi插件。正因为如此，很多在Linux环境下从事音乐工作的人士，非常渴望能在Linux环境下运行VST/VSTi插件。这一话题从VST/VSTi获得成功后就一直非常热烈，Wine①项目出现后，已相继出现了多种基于Wine的解决方案，如FST、dssi-vst和vstserver，但它们在目前并不十分稳定。但有理由相信：随着Wine的稳步开发，这些解决方案在不远的未来将会更为成熟。
Linux下的音频插件是Linux音频插件系统的用户界面形式，即开发者遵循Linux音频插件系统开发文档而开发的可供用户使用的具体插件，这些插件包括两个方面，一方面是音频效果器插件，另一方面是合成器和虚拟乐器插件。Linux下较为xx的效果器插件有：Audio::LADSPA 、BLOP 、CAPS、DemolitionDLADSPA、 FA Plugins、 Jezabel、 LCP Perl、Lemux、 NJL PluginsSoundtank、 SWH Plugins等等。Linux下较为xx的合成器和虚拟乐器插件有：FluidSynth-DSSI、Xsynth-DSSI、dssi-vst 、hexter、ll-scope等等。
五、Linux下的电子乐谱编辑
电子乐谱的设计与编辑是计算机音乐制作环节中的重要部分。在Linux下，乐谱的排版软件因编辑环境的差异，可分为两大类：一类是后端排版系统，另一类是是前端排版系统。
所谓后端排版系统，是指编辑环境为命令行模式，编辑时要通过输入指令来完成的电子乐谱编辑系统[6]。这类系统在使用时较不直接，但功能和弹性较大。典型代表为：GNU LilyPond。
LilyPond是一个非常专业的乐谱排版软件，是 GNU Project 的一部分，前后已经发展了有十年之久。他和 TeX 系统有一点关联，在 LilyPond 2.6 的版本之前，LilyPond使用 TeX 系统为其输出引擎，但自 2.6 版开始，它渐渐开始脱离TeX 系统，目前的版本已经可以自行输出 PostScript 及 SVG 格式。
所谓前端排版系统，指的编辑环境拥有GUI前端，编辑方式是“所见即所得式”的乐谱编辑系统。和后端排版系统相比，前端排版系统在操作上较为直观，但由于前端排版系统发展的时间没有像后端排版系统那么久，所以，在成熟性及稳定性上要稍微逊色于后端排版系统。前端排版系统里较为典型的例子有Denemo、 MuseScore和NoteEdit。
Denemo是基于LilyPond的的乐谱编辑器。它使用GTK+2.0。Denemo也支持通过鼠标、键盘或外接MIDI键盘来记录乐谱信息，并支持MIDI回放。Denemo本身并不刻写乐谱，它只作为LilyPond的GUI前端，以提高普通用户输入和编辑乐谱的效率，刻写乐谱的工作其实还是LilyPond完成的。
MuseScore是一款基于 Qt 的乐谱编辑器。它支持通过鼠标、键盘或外接MIDI键盘来快速方便的记录乐谱信息；支持不限数量的五线谱；集成了音序器和 FluidSynth 软件合成器，可以导入或导出 Music Xml文件 和标准MIDI文件（SMF）。MuseScore 的发布也遵循 GPL协议。
NoteEdit也是Linux下备受推崇的乐谱编辑器。它支持无限小节数量和长度的乐谱、MIDI回放、和弦标记、歌词编辑，以及多种格式的导入和导出，如MIDI、MusicXML、ABC Music等。同时，NoteEdit还整合了吉他六线谱编辑软件Kguitar。
六、目前存在的问题
{dy}，到目前为止，虽然Linux通用内核的实时性能有质的提高，但仍不能达到音乐制作环境所提出的延迟上限。而现存的、较为成熟的解决方案对普通用户来说难度偏大。
第二，在电子乐谱设计环境中，在打印及PDF/PS输出方面，前端排版系统目前还存在一些问题：大部分编辑环境都需要文档格式转换为LilyPond 或 MusiXTeX格式后，才能进行高质量打印，因这种转换需要一定的时间，故在客观上影响了编辑工作的效率。再者，针对中国民乐所需的简谱编辑环境，软件方面到目前为止还是空白，急需国内学者进行科研攻关。
第三，由于多方面因素，如用户群数量及知识产权问题，导致Linux对专业音乐硬件的适配性及兼容性，在目前较商业软件环境落后。
注释：
Wine是“Wine Is Not an Emulator”的缩写。是一个在XWindows和Unix上执行的Windows APIs(应用程序接口)，也可以认为Wine是一个Windows兼容层。Wine可以在绝大多数的Unix版本下工作，但其现在仍不能xx运行所有的 Windows程序，不过由于几乎每个月都有新版本，越来越多的Windows程序已经能在Wine的帮助下在Linux中运行。Wine项目的网站是 http://www.winehq.org/。
参考文献：
[1]Mark Knecht, scheduling latency tests / high performance low latency audio by Benno Senoner, http://www.gardena.net/benno/linux/audio/
[2]Other Documentation And Newsworthy Items,http://sound.condorow.net/docs.html
[3] 维基百科:Linux,http://zh.wikipedia.org/wiki/Linux
[4]Put the fun back into computing. Use Linux, BSD, http://distrowatch.com/
[5]刘思军,《电子音乐作品制作技术的演进过程及计算机化趋势》,中央音乐学院学报,2003年第2期
[6]Dave Phillips,At the Sounding Edge: Music Notation Software For Linux, Linux Journal, October 26th, 2005

本文转自：http://blog.sina.com.cn/nymidi