合成基础: 关于振荡器

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· 兔子 添加于 2017-08-16 · 共有 2 条评论
作者:Scott Riesterer 

编译:兔子 

也许你是高级合成器玩家,但是你是否知道各种不同的振荡器之间的区别吗?本教程将会跟大家解释这一切。

振荡器,由合成器产生的最原始的声音源,产生的音色千变万化。它们有各种形状,可以由各种不同的技术制作,最后呈现出你想要的声音。如果你认为所有的声音都是空气的震荡,那么振荡器就是产生合成震荡的设备,最后通过扬声器发出。和吉他弦的上下震动不同,振荡器的震荡是基于电压的正负周期产生的。

如果这种震荡的周期在20-20000次/秒的范围内,那么产生的声音就是人耳可以听见的声音。这种震荡的频率决定的频响以及声音的音高,最后它们被调节成匹配键位产生音高。我们把一个完整的震荡称为一个周期(cycle或者period),再基于它们的形状命名为不同的波形。振荡器产生的波形的形状会直接决定声音的音色以及明暗。

振荡器的种类

正弦波(Sine)、三角波(Triangle)、锯齿波(Sawtooth)和脉冲波(Pulse)或者叫做方波(Square),是四种最广泛使用的合成器基础波形。正弦波是最纯净的波形,它代表了每个单独的频率,也被称作基波(Fundamental)。其他波形在正弦波的基础上加入了谐波或者泛音。这样可以增加声音的明亮度、复杂性和声音的其他特性。锯齿波是谐波最丰富的波形,因为在基波的频率基础上,所有整数倍上都有谐波。也就是说,当你演奏一个100Hz的锯齿波的时候,同时会产生200Hz、300Hz、400Hz等等的谐波。每个连续的谐波的振幅是递减的,你也可以理解为音量的递减,直到振幅递减到基波的一半。这种连续的递减制作出了递减的锯齿波形。

锯齿波和正弦波



 cp_03_ProTools_Digital_Sine.mp3


cp_06_ProTools_Digital-Saw

三角波和方波

三角波和方波都只有奇数的谐波,但是它们的振幅递减率不尽相同。在三角波中,连续的谐波振幅以1/3的大小递减,而锯齿波则以1/10的大小递减。当你演奏一个方波和三角波时,它们都会产生一个300Hz、500Hz、700Hz等等的奇数倍谐波,但由于它们振幅递减的方式不一样,得出的波形也不一样。



 cp_09_ProTools_Digital-Triangle.mp3


cp_12_ProTools_Digital-Square.mp3

方波 

方波尝尝也被称为脉冲波,因为它们正负数值之间来回替换。Pulse width(脉冲宽度)指的是波形正负两端的平衡。改变脉冲宽度会改变波形的谐波成分,产生相位效果,也就是脉冲宽度调制,PWM(Pulse Width Modulation)。

cp_13_Kraftzwerg_PWM.mp3

合成器通常也会提供噪音源,包括白噪音(white noise)、粉红噪音(pink noise)和其他噪音。噪音通常指的的随机产生的大量频率,颜色指的是这些频率之间的振幅关系。白噪音在线性频率上分布平均的能量,而粉红噪音对数频率上分布平均的能量。这意味着粉红噪音与人耳的频率和振幅关系是相关的。但从听觉上来解释的话,就是白噪音比粉红噪音的听觉更明亮,因为白噪音在高频率上有更多能量。


cp_16_ProTools_Digital-White_Noise.mp3



cp_19_ProTools_Digital-Pink_Noise.mp3 


基础波形之间可以通过几乎无数种方式组合,通过相位抵消,来产生更复杂的波形。相位指的是波形在周期里的正负位置。波形在同一相位开始、结束、进入的话(同在正极或者同在负极),叫做in phase,这种情况下波形可以叠加,在振幅上产生增幅。相反,波形在相反相位的话,被称为out phase,它们之间就会享福抵消。当然,在实际大部分情况下并不会这么简单,相位抵消会根据波形的形状、频率、振幅以及各种复杂因素产生不同的效果。当你同时演奏两个振荡器的时候,还能产生detune的效果,这种效果叫做 beating。

cp_20_Kraftzwerg_2_OSC_Beating.mp3

振荡器通常会有一个功能叫sync,或者reset。有的甚至会同时有hard sync和soft sync。Hard Sync是最常用的技术,指的是用一个振荡器去重置另一个震荡器的周期。只要主振荡器进入一个新的周期,都会让从振荡器跳到它开始的相位。如果从振荡器的频率比主振荡器高一个八度,那么就会产生一个非常明显的效果,可以用来制造更丰富、复杂的音色。Soft Sync指的不是重置、而是让从振荡器在相位上从负极跳到正极,反之亦然。

cp_21_Kraftzwerg_Triangle_with_Hard_Sync_and_FM_of_Master.mp3

这里从振荡器想要发出稳定的声音,但是被另外一个振荡器强制改变了八度,然后通过一个LFO接收频率调制。

模拟波形

在大部分模拟合成器中,只会产生一种波形,通常是三角波或者方波,然后通过waveshaper来改变塑造波形。这是triangle core和sawtooth core的来由。一般来说,triangle core 振荡器对于快速的频率调制有更好的响应,而Sawtooth core振荡器更容易重置相位,最后得到谐波更丰富的锯齿波。有时候,这种waveshaping会在最种的波形上产生峰尖和毛刺。这种合成器产生的波形的形状通常会很接近标准波形,但是有时候它们甚至和他们标记的波形一点也不相似。这就是为什么模拟波形的声音听起来会不太一样的原因。实际上,声音才是更重要的。

 cp_29_Kraftzwerg-Triangle.mp3

 cp_31_Microbrute_Triangle.mp3

 cp_33_Poly_Evolver-Analog_Triangle.mp3

 cp_35_Kraftzwerg-Square.mp3

 cp_37_MicroBrute-Square.mp3


 cp_39_Poly_Evolver-Analog_Square.mp3

另一方面,数字波形可以被塑造成完美的形状,或者制造出完全不一样的波形。Wavetable合成器就是使用这些五花八门的数字波形,有时候还会用实际的声源得到的波形。有的wavetable合成器可以通过morph的方式来制造出奇妙的声音。

LFOs

低频振荡器,或者LFO,也是常见的合成器部件。它们可以采用用作音源的振荡器波形,有时候也可以让人听见声音,但是更重要的是,它们能够产生比人耳听觉范围低得多的频率。这种周期缓慢的波形可以用作调制源,用来控制不同的合成器参数。比如说,用一个三角波LFO来调制pulse width,你可以得到一个flanger的效果,来制作一个类似弦乐的pad的声音。在LFO里,噪音通常用来获取随机参数,类似Sample&Hold。在这种情况下,随机参数会在一个特定的频率下被获取,或者根据tempo获取,然后保持到下一个采样点。这样可以得到随机的步进参数,或者根据需要,给声音加入不确定性。

总结

理解你的震荡器在你想要用合成器制作某种特定类型的声音的时候非常有用。平滑的圆润的声音,通常可以通过简单的波形来获得,而刺耳的激进的声音则需要丰富的谐波成分。振荡器sync reset和频率调制等等的技术则可以将一个简单的正弦波变成一个刺耳的音色。反之复杂的声音通常作为起点,通过滤波器来调整它们。这是两种不同合成方式的基本原则。



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文章出处:http://magazine.midifan.com/detail.php?month=2017-08#30做人要厚道,转载文章请注明出自 midifan.com,谢谢

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