声音合成的秘密3信号修改器和控制器

1、声音合成的秘密3（信号，修改器和控制器）苏抵婆 2002-06-03·声音合成的秘密3（信号，修改器和控制器）让我们继续讨论谐波声音内容部分，来解释它们如何跟随时间做改变，以及减法合成相关进度的部分。如果你已经坚持了两节课，那么你便会了解自然产生的声音是由复杂的谐波结构组成的，因而便导出了制造声音的一些方法。但是在录制打击乐时，不论你如何演奏及录制，或许总是同弦乐、管乐和其他传统乐器有不同的显著的音色。那么这些知识就不足于使你理解及使用合成器来创造所谓“人造”的音色了；你还需了解那些能够塑造你所听到声音的控制器及修改器。这么看吧如果你能够仅仅用由全部谐波组成来定义音色的话，制造商就不

2、会花如此之多代价将所有那些“不必要”的滤波器和波封器放在他们的产品上了。那么让我们继续进行下去，来挖掘一下如何能够把合成算法震荡器音色修整得更为“音乐化”。修改一个音色没有能够仅仅由谐波频谱来定义的音色，即使是听起来音色及音量比较连贯感觉的声音。在声音开始的时候肯定有一个起音，在声音结束的时候肯定会有一个衰减音。这个原则可用于某种方式的声音音量大小调节。忽略起音和衰减音，这就是固定（或不变）音色，但它们总是不那么“音乐化”，使人能够产生兴趣。既然自然所发生的声音都没有明显时间特征上的“固定”，那么在你使用信号发生器的时候才可能遇到它们(例如那些模拟合成器中的东东），你可以这样认为，这些信号发生

3、器产生音调，输出波动电压，然后经过放大器，再通向扬声器，将电压信号转变成你可听到的声音信号（图1）。让我们尝试将此方法变得更为容易理解。假设图1中的放大器是你家中使用的hi-fi功放器，那样的话?尽管音色发生器产生信号?若音量旋钮打到逆时针末端，你就听不到任何声音了。同样假设你在声音播放时沿顺时针方向慢慢打开，则音量逐渐变大，再逆时针，又会回到静音的状态。如图2所示，你会看到已经加上了一个控制器（操控旋钮），可以控制放大器以修改音频信号。但是通过次次的旋转旋钮来得到非静态的声音实在是没有感觉，不仅结果很难产生，在使用音调发生器来制造传统音色时也有点太不合适宜。所以你需要一个在每次使用时均能精确

4、控制，并可发生作用的控制器来取代你的手指操控。这就是我们所说的电压控制的重要概念。假设图2中的控制器产生另一某种形式的波形电压?称为控制电压（Control Voltage），或者是CV。不必担心难以理解，以下是它如何发生的原理：对每一个给定的应用于放大器控制输入的电压，放大器再将一个定义过的增益加到信号中去。这样也就不难理解电压控制放大器了（Voltage Controlled Amplifier或VCA），现在让我们看看你可使用哪些来产生这些CVs。波封让我们回到使用hi-fi功放前部面板音量旋钮来修改声音的想法。这么说吧，如果旋钮逆时针打到最底，适用电压为零伏，放大器的增益为零。换句话说

5、，没有声音啦。在另一个极端，如果旋钮顺时针打到最底，电压为10V，增益为最大?声音音量也最大。然后你可以设想用旋钮来控制电压产生音量控制效果。例如，CV可以从0 Volts开始升到10V，5V drop,在回到0V前停顿一会等。这些属性显示在图3中了。正如你所看到的，CV的轮廓同音量轮廓是一致的。换句话说，你已经使用CV给定任何时间点的音量。图三所示的形状被称为波封，那么能够用来控制放大器的装置之一无疑便被称为波封发生器。波封发生器的形式可以简单也可以复杂，但是(如果不是本身被其它信号作某种修改的话）它们都具备同一性质：每次启动都会提供连贯的轮廓曲线，时间及对应的电压都是连续的。最出名的，使用

6、最广泛的时间最长的波封发生器就是ADSRs了。取名于 Attack/Decay/Sustain/Release的每个词头，这个名字代表了EG的四个时段。其中的三个- Attack, Decay和Release?是时间的尺度，而第四个?Sustain?则是电压电平。(请看图4）。ADSR从某种意义上说是“天才般”的方法，除了简单有效性外，它还提供了许多自然乐器所发声音的近似轮廓曲线。例如，假设由管风琴，伸缩喇叭和打雷声产生的三种声音。现在则可将这些乐器音量轮廓为A, D, S 和R 四个时段。记住：起音（Attack）时间决定声音达到最大音量的速度。衰减（Decay）时间决定音量跌落至的速度。延

7、时（Sustain）电平，音量电平一直保持直到释放（Release）音量维持到衰减点的速度。风琴有一个速度很快的起音，并保持全音量直到跌落至静音。因此它的音量轮廓曲线更象长方形。实际上，只要是类似于此种曲线的波封经常被成为“风琴波封”，即使是同风琴没有关系的之外也是如此。作为对比，伸缩喇叭则更为迟缓，它的音量最高点通常在起音的结束处，在跌到更低地平缓的延时电平之前。当演奏者停止吹奏，声音快速落到静音。同以上均不同的是，雷击声的音量发展很慢，没有衰减和延时的时期；一旦过了顶峰后，音量就快速落回原初。不管你在合成器中如何调设波封的参数，它其实只是取代了图2中的控制器的概念而已。若你想更为理想地设置

8、音色，还需要一些其它的概念。低频震荡器和震音器（Tremolo）让我们回忆一下第一章中所描述的震荡器相关概念。你会记起每一个音色都具备一个基频，是由最简单模式的震荡变化产生的。如果这个基频大致属于20Hz到20kHz的范围内的话，你便可以听见此类声音。现在再次着重一下hi-fi功放器和音量旋钮的概念。如果你从一侧到另一侧一次或两次地摇摆的话，你会创造一个周期性的新的声音效果：这就是震音器（tremolo）。本质上，你是将震荡器应用于 那个hi-fi的音量调节。若让这种震荡器的频率低于20Hz的话,将产生更具音乐化的效果。那么伴随而来的就是专用于大多数合成器上的低频震荡器（Low-Frequen

9、cy Oscillators (LFOs)）?产生低频信号来控制许多合成器的其它功能。在大多数情况下，LFO(s)产生的频率范围是 0.1Hz 和20Hz之间。这些对于产生相关简单声音效果还是很有用的，正如你在图7中所看到的， 震音器（tremolo）将图2显示的例子的设置得更为精确：在这种情况下是控制功放增益较多。图7可能对读者来说最为不举足轻重，它列举了三种不同类型的现在合成器上都有的module。?音调发生器是信号创造源-产生基本音频音调；?电压控制放大器是修改器的一个例子?它以某种方式修改音频；?LFO正弦波发生器扮演控制器的感念?它直接由本身做信号修改行为。但是这个例子具备一定的简单

10、性，你可以用这些结构来产生非常复杂的音色。你只需要在设置中修改一下细节大多数不错的合成器上的LFOs通常都可以产生更高频率的震荡，进一步说，这些LFOs可以提供更广的波形范围。但是如果您可以通过一个音频LFO开调制信号，为什么不可以用其他音调发生器来做同样的事情呢？结果是肯定的，没有理由不能如此，图8中的结构将使你创造上面所说的更为复杂的声音。.关键点是 .?此篇文章包含三个主要的概念：控制电压（Control Voltages）,波封发生器（ Envelope Generators）,低频震荡器（Low Frequency Oscillators）。但这不是要学的最为重要的课程。再次看一下本文中所列的图表。每一个音频信号都由水平与垂直参数表示。我喜欢这样打比方：(i)你所听到的信号； (ii)控制你所听到的信号的信号。这样就容易理解了不是吗？但是从另外一方面来说，你必须以电压形式来理解，因为信号本质没有区别，都是电压。因此，许多合成模块即可以做信号发生器，又可以做控制器，修改器，依赖于它们在声