摘要
上世纪末期，游戏工业迅速发展，游戏玩家们逐渐不满足于在游玩过程中单单只获得视觉和触觉上的刺激，而对游戏配乐逐渐也有了需求。但在游戏大小普遍只有几十KB的时期，一首音乐即使经过层层压缩，也不可能顺利地被塞进大小如此逼仄的游戏文件当中，于是当时的声音设计师，同时也是游戏工程师们想出了一个精妙绝伦的点子——让游戏机（或者任何运行游戏的电子设备）自行演奏音乐，然而这种在当时看来是对设备和技术的缺陷的妥协的做法，却在无形当中催生出了一种独特的音乐风格和音色门类，并且随着其在像素游戏当中的运用而使得一代又一代人的记忆中，这类音乐和像素游戏紧密地联系在了一起——这就是所谓的8bit音乐和8bit音色。
关键词：8bit音乐；自行演奏；像素游戏
一、原理解析——蜂鸣器与傅里叶变换
如摘要所言，受到文件大小的限制，上世纪游戏工业中设计配乐的方式是将乐谱编写在游戏文件当中，让设备读取后利用已有的硬件条件自行演奏乐曲。早年间使用过植物大战僵尸一代修改器注册机的朋友们可能接触过这种相当复古的技术手段，注册机设计者们为了炫耀自己的压缩技术，常常会在仅仅几KB大小的程序当中插入BGM，毕竟边破解边哼歌这种设定，想想都觉得逼格拉满了不是吗？仅几KB大小的文件当中，却能放下一首三四分钟的音乐，十分令人称奇。不过，实际上，这些经典的注册机音乐的本质却不是音频文件，而是指示计算机进行演奏的乐谱，这便是上世纪游戏配乐的压缩奇迹真相。
注册机音乐的波形可视化
在当时，最容易被人们想到的，计算机自带的声音硬件便是蜂鸣器。在蜂鸣器电路中通入特定频率的交流电，便可以使其发出声音，而最容易产生的一种交流电便是正弦交流电，这也决定了，正弦波会是声音运用当中不可或缺的波形。
然而，正弦波的声音实在是太过单调简洁，无法在听感上创造多好的听觉体验。为了解释其中原因，在此引入傅里叶变换的概念。傅里叶变换认为一个周期函数 (信号)包含多个频率分量，任意函数（信号）可通过多个周期函数（基函数）相加而合成。 从物理角度理解傅里叶变换是以一组特殊的函数（三角函数）为正交基，对原函数进行线性变换，物理意义便是原函数在各组基函数的投影。
离散傅立叶变换的图解过程
从几何学角度上来讲，简而言之，傅里叶的思想即世间所有函数波形都可以用正弦波或余弦波进行合成与模拟，这两种三角函数波是组成世间一切波形的基本单位。这也是为何正弦波听起来单调——我们所听到的一切音色都是由正弦波构成，但在基础频段以外存在着许多泛音，这些泛音谐波赋予音色以不同的听感，使它们成为它们本身。而如果一种声音只有正弦波而没有任何泛音，可想而知将会非常单调。
正弦波
好在，傅里叶变换在解释泛音原理的同时，也给出了解决思路。我们只需要用无数正弦波去合成出不同的音色，就解决了音色单调的问题。在当时，最容易实现的模拟波形是方波——波峰和波谷都非常鲜明，波形通过的过程时长也非常充足，同时也符合二极管单向导通的性质，至此，我们已经拥有了独具特色的音色，也就是编曲当中所需的配器。
二、实际应用——划时代的音色设计思路
上世纪的红白机所搭载的RP2A03芯片内部搭载了四个声音通道，两个方波、一个三角波和一个噪音通道，其中三角波通道是由方波通道变换而来，噪音通道则是使无序波形快速通过形成。当然，三角波是一种线性波形，在非线性的模拟过程当中，只能通过波形的细微变换去尽量靠近，生成的波形细看之下实际上是阶梯状的，RP2A03芯片支持4bit的模拟精度，即16级阶梯模拟的三角波，而后来的技术支持到了8bit模拟精度，也就是用64级阶梯模拟线性信号，这也是8bit音乐的名称来源。
位阶模拟波形
三角波
方波
至此，作曲所需的四种配器已经拥有，而最先创造性地使用这些音色进行创作的是日本作曲家近藤浩治，因为游戏《超级马里奥》早期系列作品配乐与设计音效而知名。近藤用两个方波分别写下了lead（主音）旋律，chord（和弦）旋律，用三角波写出了bassline（贝斯/低音旋律），用短促的噪声模拟了打击乐，也就是鼓组。这个想法相当具有创造力，但同时又合乎情理，因为乐理当中，鼓点的本质就是白噪音。在《至高Gamer》的制作当中，hi-hat（踩镲）音色的设计思路也是如此——3XOSC合成器当中含有三个可通过基础波形的通道，我围绕一号通道中的噪声波形合成了一种类似镲片的白噪音色，听感上同Roland808当中收录的踩镲音色相当接近（也许808中的踩镲就是这样合成的？）。
近藤浩治
白噪模拟踩镲
说回到近藤的声音设计思路，游戏当中的一切声音都交由了这四个通道进行播放，而像是马里奥踩蘑菇，吃金币，跳跃时具有跃动感的音效，实际上就是快速播放的琶音。这种具有疾走感的8bit run技法在如今许多音乐作品中都作为一种加花的手法被使用（当然最广泛的还是在8bit音乐本身当中）。《至高Gamer》中，全曲都在使用这种技法进行加花，不过在设计此处使用的音色时，已经将LFO控制和音高变化进行了绑定，也就是说在波形通过通道时，声音的音高会在上下两个八度的范围内快速变化，造就更强的疾走感，这也是音乐像素听感的重要来源之一。
三、现状——不可磨灭的8bit音乐
虽然现在技术的发展已经不需要曲师们再绞尽脑汁地思考，如何使用极其有限的声音通道去容纳一首游戏配乐，但8bit音乐作为一个时代的文化符号，已经深深地烙在了一代人心里，这也是人们如今再听到8bit音乐或者音色时会联想到像素游戏的根本原因。现在编写8bit音乐的过程中，曲师们已经可以使用各种丰富的采样与合成音色，虽然说这样看似好像是有些作弊偷跑的嫌疑，但诸如Complextro（复合型电气浩室）、Wubstep（网状回响贝斯）等一众新兴流派的诞生，何尝不是给8bit音乐注入了新的活力呢？
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