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合成器这么多种类,哪一款适合我?合成器类别大全

面包Faithfull 发布于 2022-01-02 ·

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今天有非常多的合成器可供大家选择,从硬件合成器键盘和模块再到虚拟软件乐器,还有一些介于两者之间。在本文中,我们将介绍它们发出声音的不同方式,以帮助您确定哪种合成器更适合您。



时间轴:

  • 科普历史
  • 减法合成器
  • FM合成器
  • PCM采样回放合成器
  • 波表合成器
  • 建模合成器
  • 软件合成器
  • 最后想说的话

 


半模块模拟合成器 Moog Matriarch


科普历史

第一个商用开发量产的模拟合成器是由 Robert Moog 于 1967 年设计的,他通过使用电压控制成功地引入了我们今天所知的合成基本构建块 - 振荡器、滤波器和放大器。

几乎任何类型的现代合成器,无论是模拟还是数字、硬件或软件,都将使用这些元素的某种形式。

这台商用量产的合成器最初是作为模块化单声道乐器,也就是一次只能演奏一个音符的琴开始的,由装有独立电子单元体积非常大的机柜组成,其音频路径对应它的控制器,通过跳线连接在一起,例如 Moog 的 Modular 3C,现在由插件开发商 Arturia 在软件使它永垂不朽。

 

其他公司如 ARP 紧随其后推出了自己的产品,包括著名的 2500 和 2600,直到 70 年代初开发出更实用、便携的型号,如 Minimoog 和 ARP Odessy,它们保留了更大的模块化系统的概念,但摆脱它们的体积,最重要就是降低了成本带来的限制。

两种型号继续销售多年,直到另一款具有里程碑意义的产品——Sequential Prophet 5 问世,是 MIDI 之父 Dave Smith 先生所设计和发明的。该产品在 1978 年 NAMM 乐器展上发布。具有微处理器控制所有参数的 5 复音模拟合成器,模拟合成器从此走上复音的路。

 

随着 Yamaha 在 80 年代初推出数字合成器 DX7,以及Ensoniq 在不久之后推出了更低成本的采样合成器 Mirage 和 Roland 推出的 PCM 采样回放合成器 D50,在当时严重冲击了传统模拟合成器的市场,甚至直接让某些模拟合成器大品牌直接倒闭。

 

减法合成多年来一直是音乐家最常见的电子音色制作形式,哪怕到今天传统的减法合成器系统一直被应用,并且由 Moog 等公司以其全模拟 Voyager 和 Subsequent 以及模拟建模「虚拟模拟」合成器的形式生产,例如 ASM Hydrasynth、德国 Waldorf M 和瑞典 Nord。

它们将减法合成的能力扩展到远远超出早期模型的能力。


减法合成器 

减法合成器是个什么玩意儿?

在最简单的形式中,包含三个主要部分 - 振荡器、滤波器和放大器。振荡器产生基本的声音,通常是正弦波、脉冲波或锯齿波;滤波器勾勒出来自振荡器的波的频谱;放大器随着时间的推移控制生成和过滤波形的音量 - 称呼为 包络”。

请注意,下图中的水平线表示声音本身的路径 - 垂直线表示控制信号。例如,包络仅调制(控制)放大器——它不会直接影响声音。

 

我们现在将依次查看每个部分,从振荡器开始,因为这是声音的来源。当它们产生声音的基本组成部分时,需要一些方法来从键盘控制它们的音高。

在模拟世界中,这是通过控制电压(因此称为电压控制振荡器或 VCO)来完成的,最常见的方法是所谓的 每倍频程一伏”系统。键盘的布置使得每当按下一个键时,就会产生一个电压,该电压实际上用于将振荡器调谐到所需的音符。

原始振荡器声音通常可以采用多种不同波形中的一种形式,以允许您从一系列适合您想要实现的声音的基本音色中进行选择。每个波形都有自己的特征频谱,可以通过它来识别:

锯齿 Sawtooth -

有时简称为 Saw,它包含所有谐波,奇数和偶数,按比例值,因此,它听起来 丰富带点嗡嗡声”。高次谐波具有相对较大的振幅,这使波形具有特有的明亮声音。

脉冲 Pulse -

脉冲波是一种矩形波形,通常能够通过 LFO(见下文)改变其正循环的长度与其负循环的长度(或其宽度)的比率。在宽度最窄的地方,它听起来又细又尖,这有时被称为占空比。如果每个周期的宽度相等,它也被称为方波:

方波 Square -

一种特殊类型的脉冲波,因为它只包含奇数(而没有偶数)泛音或部分泛音,因此具有空心的声音,不但能理解成管乐器的音色质感。谐波的幅度随着频率的增加而减小。

正弦波 Sine -

正弦波只包含基频没有谐波,这就是它听起来纯净或简单的原因,正弦波是頻率成分最为单一的一种波形,因这种信号的波形是数字上的正弦曲线而得名。任何复杂信号,其实都可以看成由许许多多频率不同、大小不等的正弦波复合而成。

 

噪音 Noise -

等于噪声——或者更准确地说是合成器上最常见的白噪声,它包含所有连续随机变化的频率。它没有谐波或部分,因为频率不是彼此的偶数倍。它也没有基频。粉红噪声的高频成分比白噪声少,而棕色噪声的高频成分则更少。

同步 sync -

大多数多振荡器的合成器具有同步功能,通常在第二个振荡器上。这迫使被调制的振荡器(通常是第一个)在调制振荡器每次完成一个周期时从零重新开始其波形。

因此,当您改变调制振荡器的频率时,它不会改变音高,而是会改变音色,从而产生特有的金属声音。

滤波器 Filter -

通常被认为是合成器中最重要的部分,几乎与使用的合成类型无关,因为它是对声音影响最大的参数。滤波器有许多不同的形式——最常见的分类方法是基于衰减曲线的形状。

如果给定频率的正弦波馈入滤波器,则输出表示滤波器在该频率处的衰减。当在多个频率下测量并绘制在图形上时,这称为滤波器的频率响应曲线。最常见的滤波器曲线类型是低通(切断高频,让低频通过——最常见的);高通(切断低频,让高频通过);带通(切断高频和低频,让中频通过);和带阻(切割非常窄的频带)。

滤波器开始影响信号的点称为截止点,这通常是合成器上滤波器的主要控制点。截止斜率的陡度也对声音有很强的影响 - 大多数当前的模拟合成器具有 12 或 24dB/倍频程滤波器,这是通过将多个更简单的 6dB 滤波器级联在一起以产生更陡峭的坡。这些滤波器中的每一个也称为极点 - 24dB/倍频程滤波器通常称为 4 极点滤波器。

滤波器的最后一个重要方面是它的共振控制,增加共振会强调截止点附近的一个非常窄的频带,并产生不同的声音。

包络 Envelope-

用于描述声音音量随时间变化的术语。大多数合成器都提供了一个包络发生器来调制放大器以控制包络——它的参数通常被分成称为起音Attack、衰减Decay、延音Sustain 和释音Release 的部分。

从静音到初始最大声点的时间是起音,而在此之后包络减少到稳定值的时间是衰减。然后声音继续保持在一个称为延音的级别,并且只要按住琴键就保持在这个位置。

 

一旦松开琴键,声音就会恢复衰减,这次衰减的速率由释音设置决定。需要注意的是,虽然、衰减和释音控制包络设置更改的速率,但延音参数是一个级别。

一旦有包络发生器的想法,就意识到它们也可以用于调制合成的其他方面,例如滤波器截止,因此大多数减法合成器至少提供两个包络。

低频振荡器 LFO-

用于不产生声音(其频率范围太低而无法听到!),而是像包络发生器一样,作为控制信号。最常见的用途是调制振荡器的音高以产生颤音效果,但它也可用于调制颤音放大器或滤波器,例如与 MIDI 时钟同步以产生长时间的滤波器扫描。

 

FM 合成器

第一个主流商用量产的 FM 合成器是 Yamaha DX7,于 1983 年首次亮相,带有 32 个音色存储器和一个 ROM/RAM 卡带插槽,FM 是英语 Frequency modulation 的缩写。

在当时同价位的模拟合成器,例如 Roland Juno-6 最多有 6 个复音,即使像 Sequential T1 这样的巨无霸也最多只能有 10 个复音。DX7 价格在便宜很多很多的情况下还可以产生 16 个复音,并且是完全数字化的,与以前的任何声音都截然不同。

DX7 等 FM 合成器的音调是在发生器中的 FM(调频)基于与 FM 广播相同的原理——称为载波的电波被另一个称为调制器的电波调制,这种组合信号忠实地传达了广播的原始内容。

 

不同之处在于合成器中使用的 FM 将这些波降低到可听频率,并且无需解码。不像模拟合成器,波形(锯齿波、方波、正弦波等)通常是控制的主要焦点,FM如加法合成(一种使用多个正弦波来重新创建声音的罕见类型)更关注谐波/部分和声音的频谱。

基本结构是一系列称为运算符的相同组件。每个运营器都有与自己的振荡器、放大器和包络等效的软件。运算符可用作声源(载体)或调制器。载波信号决定所产生音符的音高,调制器决定形状或音色。

 

当调制器的低频输出馈入载波时,它会随着时间的推移缓慢地改变载波的电平,从而产生颤音效果,正如我们对振荡器幅度的正常减法调制所得到的那样。但是,如果调制器的频率增加到可听范围内,则产生的声音类型取决于调制器的频率与载波的谐波关系。

注入与谐波相关的信号会产生听起来更合拍的谐波。产生的谐波量取决于注入主振荡器的信号电平。应用于第二个振荡器的调制量或音量水平通常称为调制指数。如果我们增加正在调制另一个正弦波的正弦波的调制指数,则产生的波形会从调制指数为 0 的正弦波,通过越来越复杂和明亮的波形,变成调制指数非常高的噪声。

由于 FM 合成的性质,需要一种在运营器之间提供灵活路由的方法,以便能够对各种音色进行编程。这是通过将运算符分组为预设算法来实现的。DX7 有 32 种不同的算法,每种算法最多包含 6 个算子。

Elektron Digikey 就是近代 FM 的代表,最近 Korg 发布的 op-six 也是一款 FM 合成器:

  

Native Instruments 现代 FM8 软件合成器的出现,让大家更方便直观调制 FM 合成器。它允许您使用编程矩阵创建任意数量的算法。多个载波运算器可以路由到输出,每个运算器连接到自己的独立调制器。然后可以存储算法以供以后调用作为另一种声音的结构。

Native Instruments FM8 FM 合成器软件与 DX 系列的原始包络发生器一样,FM8s 时间/电平包络允许您指定包络每个阶段的电平,以及从一个阶段到下一个阶段所需的时间。此外,您可以通过创建自己的断点来定义总共需要多少个阶段 - 十分高度灵活!

 

关于 FM 合成器的更多深入介绍我们推荐下面这两篇:


PCM 采样回放合成器

虽然没有给合成器发展带来任何真正的新东西,但许多乐器利用了采样技术,并用一系列真实乐器的 PCM 采样(如弦乐器、木管乐器和打击乐器)替换了标准振荡器波形。

早期的 PCM 合成器(也称为采样回放合成器)通过仅使用声音起音部分的非常短的采样来降低成本,这足以使人信服因为能欺骗你的耳朵。尽管几乎没有办法改变采样的声音,但受到了演出音乐家「非音乐制作人」的欢迎。

 

第一次能够调出相当逼真的音色是 Roland D50 和 Korg M1,都是非常受欢迎的产品,延续了模拟减法合成器的灭亡产品空缺,并预示着数字音乐工作站乐器 Music Work Station 键盘的诞生。

 

这类产品使用更长、更高质量的采样,并且还提供大量合成工具来塑造声音,比较有名气的数字音乐工作站乐器键盘,例如 Yamaha montage,Roland Fantom 和 Korg Kronos 等就是这一类。

PCM 类合成器「采样回放合成器」相对于其他类型合成的优势在于,原声乐器的再创作听起来非常真实。这对于其他类型的合成来说可能非常困难。

 

PCM 不同于其他形式的合成,因为它不使用振荡器。取而代之的是,录制的采样是声源,这些采样排列在不同区域的键盘上,此过程旨在通过在您弹奏键盘时调用这些乐器的实际采样来模拟真实乐器。

和软件一样的发生原理,因为本质上是其纯数字音色,所以可以理解为把计算机缩小后移动到一台琴里面,原理上软件的音色和这类合成器音色是完全一样,没有任何区别。


波表合成器

位于德国汉堡的 PPG 开发了第一台数字波表合成器。

最早的模型是 Wave——一种混合数字振荡器,输入模拟滤波器和 VCA(电压控制放大器)。Wave 最有趣的功能是它能够在 PPG 的波表中扫描 64 个波形 - 一组保存在内存中的波形,可以按照您喜欢的任何顺序串在一起,然后作为声音的基础按顺序演奏。

 

这项技术的结果是,该乐器具有比模拟合成器的典型锯齿波、脉冲波和正弦波所提供的更广泛的调制和更多动态的音色范围,模拟合成器依靠滤波器为其制作轮廓。

后来出现了其他类似类型的过渡合成的例子,例如 Sequential Circuits Prophet VS 的 Vector Synthesis(后来出现在 Yamaha 的 SY22 合成器中),以及 Korg 自己的波表合成,它在每个阶段使用完整的采样波表而不是单周期循环振荡器,现在最著名的是德国合成器品牌商 Waldorf 的合成器系列也通过各种新品,从最初的 PPG 灰烬中升起。

 

现在最新款最强大,最好的波表合成器,就是下面这台 Waldorf M:


建模合成器

随着经济实惠的快速计算能力的出现,建模合成允许您重新创建乐器发声的物理特性,无论是 物理”建模中的拨弦乐器还是吹管乐器,还是模拟电子电路就像在 模拟”建模中一样。

两个方向,第一个方向是模仿模拟合成器的电路设计,也就是我们说的「去电路化」,这种物理建模综合使用算法对合成器的每个内部硬件组件的属性进行建模,这类被称为「VA」。

所谓「VA」合成器 Virtual Analog 「虚拟模拟合成器」也称为 Analog Modeling Synthesizer,是使用 DSP 或者借助 CPU 的软件算法去模拟传统的模拟电路的声音合成器。

VA 的任务在于去模拟电路的结果,用更精准的方式去复原模拟电路的声音而非是简单的相同的方式直接地演算一个声音。

如果是后者,大可用线性的合成器软件去代替即可。但是好的 VA 和软件合成器并不完全一样,他们都有各自的算法特点去重现电路的声音。

它的每个 组件”都是由更多软件链接的 DSP 软件例程,因此除了基本组件必须提供的功能之外,还可以轻松添加其他功能。

因此 ASM 和 Nord 等公司已经能够基于旧类型的合成模型创建新的合成器,通常将它们组合起来并添加更多现代功能,以生产具有 FM 和采样波形的减法合成器,以及一系列不同的过滤器,这在模拟世界中是不可能的。


Nord Lead 系列和 ASM Hydrasynth 系列就是不折不扣「虚拟模拟」合成器也就是「VA」,但建模中还有一种对象是专门针对真实乐器还原来设计的,也就是建模的第二个方向,例如 Dexibell 的 T2L 就是这个方向的物理建模方式。

这个方向是用数字的方法还原钢琴这个原声乐器的声音,绝对不是 PCM 采样回放合成器这种技术,不是用采样本身架构音色。目前这种最好的建模技术出自意大利的 Dexibell VIVO 系列产品中:


软件合成器

软件音序器或 DAW(数字音频工作站)中的虚拟乐器现在已成为任何使用电脑创作音乐的人的标准乐器。

有很多插件可以直接模拟原始硬件,例如 Native Instruments 的 Pro 53(Sequential Circuits Prophet V)和 FM7(Yamaha 的 DX7),以及 Arturia 的 CS80(Yamaha CS-80)和 ARP 2600 等等。

这些通常是质量十分好,逼真自然,以至于几乎很难从硬件原件和软件插件区分出来。有些插件具有原始用户界面,软件音序器通常内置优秀的软件合成器,例如 Logic 的 ES2 和 Sculpture。

软件合成器的一大优势是它们与它们的软件宿主完全集成,因此所有设置,例如您在每个轨道上使用的乐器以及使用的音色,都可以与您的歌曲一起保存。软件音源在此强烈推荐: Native Instruments

 

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最后想说的话:

尽管硬件比软件更昂贵且占用更多空间,但它确实提供了更有保证的性能,更纯粹和真实,而且这也是音乐生成的「根」,这是软件和数字产品再怎么发展也无法超越的。

至关重要的是,通常每个参数都有一个滑块、旋钮或按钮,使其在某种程度上更易于使用,因此诸如 Dave Smith OB-6 和 Moog Subsequent 37 这类产品能继续畅销的原因便在于此。

 

其实还有一些小分类,因为实在太小众我就不在这里列举了,例如文章片头第一个图是 Moog 的半模块模拟合成器,还有 Waldord 的粒子合成器等。

但无论您选择硬件还是软件,也许最重要的决定是您要使用哪种类型的合成器,因为每种类型都有自己的声音特征和编程方法,我希望借此一文可以让你了解到什么最适合你自己。

如果你想买一台琴回来,按一下就出一段节奏和音乐片段,那么就不在此文讨论范围,这是自动伴奏电子琴,关于这类产品解释,我很早前已经写过啦:「编曲键盘」和「合成器键盘」区别在哪里?看这篇就足够了

 

文章出处 https://www.cnkeyboard.com/bbs/forum.php

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