合成器基礎(chǔ)教程—第二課:幾種基本合成思路(一)

由第一課,我們知道了復雜的樂音的幾個基本特征,那這節(jié)課我們就來講講我們通過怎么樣的途徑才能實現(xiàn)這些樂音的從頭合成(從幾個簡單的波形開始,通過一步步變換,創(chuàng)造出我們想要的聲音)。
一、采樣合成方法:Sampling
首先要明確的是,現(xiàn)在所謂的“廣義的”合成器的總思路有兩種:其一是直接把真實樂器上每個鍵、每種力度都錄音記錄下來,那么我們按到那個鍵時就播放那個音。這個一個鍵的一種力度下的一段音頻就稱之為一個采樣(Sample),而這種途徑我們稱之為采樣[合成原理] (Sampling)。也就是說,現(xiàn)實世界中的波形被我們量化成了一個個孤立的點,從而完整地保存并播放。我們必需承認,采樣有它固有的好處——它能十分精確地還原現(xiàn)實世界中物理樂器所發(fā)出的聲音,這是下面介紹的其他合成方法所不具備的。但是,采樣有沒有什么壞處呢?當然是有的。其一便是往往專業(yè)的采樣音源的體積都非常的大,像一些流行風格的編曲人所使用的音色(Tone),往往僅僅一個鋼琴音色就多達10個Gb,而如弦樂這種技法復雜、變化多樣的音色就會多大幾十個G甚至幾百G,這對我們的電腦的硬盤速度和內(nèi)存大小以及聲卡品質(zhì)提出了巨大的要求。因此,許多采樣的播放都依賴一個軟件來進行,我們把播放采樣的軟件稱之為采樣器(Sampler)。大名鼎鼎的康泰克(Kontakt)就是一個著名的采樣器:

誠然,對付現(xiàn)實世界中用物理震動發(fā)聲的原聲樂器(Acoustic instruments),采樣的方法十分實用,但是一旦我們進入了狂野、迷幻、科技、未來感十足的純電子合成音色,我們就會發(fā)現(xiàn),與其耗時費力地采樣,不如學習下面的從頭合成方法。
二、幾種從頭塑造聲音的方法:Synthesizing
下面我們就進入了合成的世界。不難想象,如果我們要得到一個立體而豐富的聲音,它的頻譜和波形一定是復雜的,換言之,它的諧波十分豐富。所以我們就誕生了最初便存在的兩種合成方式:減法合成(Subtractive Synthesis, = Sub Synthesis)和加法合成(Additive Synthesis)。所謂減法,便是利用濾波器(Filter, = VCF/FIL/FLT)來給最開始產(chǎn)生的具有豐富諧波的波形(比如方波(Square)、鋸齒波(Sawtooth, = Saw)等等)去除掉一些我們不想要的諧波,來大到我們的目的;而加法合成則是使用諧波的發(fā)生器來給基礎(chǔ)的波形添加諧波。打個不太形象的比喻就是,減法合成好比雕刻,用濾波器把你不需要的部分從一個很粗糙的原型中剔除,而加法合成則像泥塑,用諧波發(fā)生器來為你的最終作品添磚加瓦。兩種方法各有利弊:減法合成可以創(chuàng)造出比較自然的聲音,也相對比較好預(yù)測得到的產(chǎn)物——因為濾波器不可能精確地去操作每一個諧波,并且比較節(jié)省我們CPU的運算;而加法合成需要對每一列諧波進行操作,比較抽象,如果操作不當,產(chǎn)生的音色會比較古怪——因為你的諧波可能過度得不很平滑。并且加法合成非??简濩PU的計算能力。這兩種合成的方法由于比較容易想到,在合成器的發(fā)展史上很早就出現(xiàn)了。幾十年來,減法和加法模式的合成器層出不窮,從模擬設(shè)備(Analog Device)時代到數(shù)字設(shè)備(Digital Device)時代,最終到今天的軟件時代,并且一直受到大家的青睞。這是因為,它們是最簡單的兩種合成方法了。利用這種思路的設(shè)備,你能十分輕松地合成出60s和70s的標志性的電子音色——尤其是一些輝煌的LEAD音色和管樂的合成音色——它們曾經(jīng)出現(xiàn)這些時期的歌曲中。


而后,隨著數(shù)字處理器的不斷發(fā)展,硬件設(shè)備(Hardware Synthesizer)的合成器邁進了數(shù)字電路(Digital Circuit)的時代(字數(shù)太多了,自己百度吧,反正不是很重要)。由于數(shù)字電路和集成電路帶來電路體積上的縮小,合成器在減法合成領(lǐng)域下的發(fā)展方向為:a.?振蕩器的數(shù)量由少到多,波形逐漸復雜;b. 效果器的豐富化和集成化(很多效果器集中到合成器內(nèi)部,不用像以前那樣外接);c. 調(diào)制信號的豐富性增強,數(shù)量增多,調(diào)制目標增多;d. 復音數(shù) (polyphony) (就是同時能發(fā)出多少個鍵的聲音,如果只有一個就稱為mono)的增多。數(shù)字的合成和運算方式還為我們帶來了更快的處理和運算方式,也給我們帶來了新的合成方式。由于數(shù)字系統(tǒng)可以實現(xiàn)非常迅速的反應(yīng)調(diào)制(Modulation)。就是說,其一:對于調(diào)制信號的變化,被調(diào)制的信號可以產(chǎn)生迅速的變化,不像模擬電路那樣有一定的延遲;其二:調(diào)制和被調(diào)制的對象有很高的精確性,不會因為模擬電路中的干擾的存在而變得很隨機,出現(xiàn)許多不必要的噪聲(但很多人卻因為模擬設(shè)備的不精確性而深深地愛這它們)。這樣的一種巨大的優(yōu)勢使得數(shù)字設(shè)備逐漸代替了模擬設(shè)備占據(jù)了市場上合成器的主體,也使得一種新的合成方法誕生了,它就是FM合成(Frequency Modulation)。我們會在講完減法合成后進行FM合成的講解,屆時會出現(xiàn)“幾種基本合成思路(二)”的一課。
三、小結(jié)和預(yù)告
本課的小結(jié):獲得聲音的主要方式有兩種:一是錄制好的聲音,我們來播放,這就是采樣合成器的原理;二是從頭創(chuàng)建和塑造我們的聲音,這就是其他合成器的原理。在比較早期的合成當中,出現(xiàn)了兩種合成方式。從諧波成分的塑造的觀點來看,減法合成是使用濾波器把不需要的諧波成分去除掉,而加法合成是一個個或者一組組地添加我們想要的諧波。當然,這兩種方法并不是沖突的,它們互相組合和補充使我們創(chuàng)建了更加復雜的聲音。再后來,隨著數(shù)字設(shè)備的出現(xiàn),合成器的方式發(fā)生了根本性的改變,于是新的合成方式出現(xiàn)了,也就是FM合成方法。
本課中出現(xiàn)的中英文名詞:
由于很多合成器軟件上由于空白位置太小的原因不會協(xié)商各個部分的全稱,一般會使用三個大寫字母的縮寫來表示各個部分,因此在涉及到這些簡稱的名詞后面,我會給出縮寫的全部可能形式以供參考。
采樣合成?????????Sampling
采樣????????????????Sample
采樣器????????????Sampler
音色????????????????Tone
原聲樂器????? ???Acoustic instruments
減法合成器? ???Subtractive Synthesis?= Sub Synthesis
加法合成器?????Additive Synthesis
濾波器????????????Filter?= VCF/FIL/FLT
方波???????????????Square = SQR
鋸齒波????????????Sawtooth = SAW
三角波????????????Triangle = TRI
模擬設(shè)備????????Analog Device = Analogue Device
數(shù)字設(shè)備????????Digital Device
硬件合成器????Hardware Synthesizer
軟件合成器????Software Synthesizer
復音???????????????Polyphony = Poly
單音????????????? ?Monophony = Mono
調(diào)制????????????? ?Modulation = MOD
頻率調(diào)制????????Frequency Modulation = FM
次回予告:合成器基礎(chǔ)教程—第三課:振蕩器