波表合成技术纵横谈

波表合成技术纵横谈波表合成技术纵横谈〔上〕

最初对midi的印象很淡薄，只知道是电脑音乐的代名词。当时我那块ESS688ISA声卡的FMmidi合成效果简直……，鼓声好像敲锅底、弦乐好像蜜蜂叫、而无论什么弹奏乐器怎么听都是那种100来元玩具电子琴发出的声音。唯一的优点就是文件小巧一些。直到两年前第一次接触了软波表，领会了波表合成所带来的威力，笔者才真正开头对midi感爱好争论特别热闹，我便忍不住写下了这篇文章。笔者从根本概念谈起，结合自己的一些使专心得，盼望为大家全面熟悉波表合成技术供应一份参考。

在切入正题以前让我们首先来简洁地熟悉一下midi，了解几个初步的概念。这对于我们了解波表合成技术可以起到“引航〞地作用。

1.midi简介

midi是MusicalInstrumentDigitalInterface的简称，意为音乐设备数字接口。它是一种电子乐器之间以及电子乐器与电脑之间的统一沟通协议。从80年月初问世至今，它经受了长时间的开展，现已成为电脑音乐的代名词。我们可以从广义上将为理解为电子合成器、电脑音乐的统称，包括协议、设备等等相关的含义。

2.三个标准

由于早期的midi设备在乐器的音色排列上没有统一的标准，造成不同型号的设备回放同一首乐曲时也会消失音色偏差。为了弥补这一缺乏，便消失了GS、GM和XG这类音色排列方式的标准。之所以将GS排在第一位是由于它最早出台，并且是由业界大名鼎鼎的ROLAND公司制定并推出的。ROLAND是特别知名的电子乐器厂商，其生产开发的电子键盘、midi音源以及软波表都享有盛誉。所以GS颇具权威性，它完整的定义了128种乐器的统一排列方式，并规定了midi设备的最大复音数不行少于24个等详尽的标准。GM标准那么是在GS的根底上，加以适当简化而成的。由于它比较符合众多中小厂商的口味，一时间成为了业界广泛接受的标准。在电子乐器方面唯一可与ROLAND相匹敌的YAMAHA公司也不甘示弱，于94年推出自己的标准――XG。与GM、GS相比XG供应了更为强劲的功能和一流的扩展力量，并且完全兼容以上两大标准。而且凭借YAMAHA公司在电脑声卡方面的优势，使得XG在PC上有着宽阔的用户群。

3.midi文件的本质

眼下在一些嬉戏软件和消遣软件中我们常常可以发觉很多以MID、RMI为扩展名的音乐文件，这些就是在电脑上最为常用的midi格式。有的伴侣可能会惊异的发觉，一首4分钟左右长度的midi，其容量只有百余K字节。而同样长度的波形音乐文件〔*.WAV〕那么高达40MB左右，即使是经过高比例压缩处理的MP3也要有4MB大小，相比之下为什么midi会如此小巧玲珑呢？由于midi文件并非像WAV或MP3那样量化的纪录乐曲每一时刻的声音变化，它只是一种描述性的“音乐语言〞，只要将所要演奏的乐曲信息表述下来就可以了。譬如“在某一时刻，使用什么乐器，以什么音符开头，以什么音调结束，加以什么伴奏〞等等，这些信息所占用的几十K空间对于如今大容量的硬盘来说只是沧海一粟罢了。而且小巧的体积也成为midi越来越受到欢送的因素之一。

4.midi文件的回放合成手段

既然midi文件只是一种对乐曲的描述，本身不包含任何可供回放的声音信息，那么一首首悦耳的电脑音乐又是如何被我们的声卡播放出来的哪？这就要通过形式多样的合成手段了。就电脑声卡而言，最为常见的手段是FM合成与波表合成。前者多用于以前的ISA声卡，FM是“频率调变〞的英文缩写，它运用声音振荡的原理对midi进行合成处理。但由于技术本身的局限，加上这类声卡采纳的大多数为廉价的YAMAHAOPL系列芯片，效果自然很差劲；而波表合成那么要好得多。

波表合成技术纵横谈〔中〕

波表合成技术在声卡上的运用

在了解了关于midi的几个根本常识后，让我请出本文的主角――波表。前面说到过，波表合成所带来的效果要远远超过FM，而且在电脑上已被广泛运用，各类波表声卡、波表软件层出不穷。那么波表毕竟是何妨神圣哪？

1.什么是波表

波表的英文名称为“WAVETABLE〞，从字面翻译就是“波形表格〞的意思。其实它是将各种真实乐器所能发出的全部声音〔包括各个音域、声调〕录制下来，存贮为一个波表文件。播放时，依据midi文件纪录的乐曲信息向波表发出指令，从“表格〞中逐一找出对应的声音信息，经过合成、加工后回放出来。由于它采纳的是真实乐器的采样，所以效果自然要好于FM。一般波表的乐器声音信息都以44.1KHz、16Bit的精度录制，以到达最真实回放效果。

2.关于波表的几个衡量指标

对于一款波表声卡或波表软件而言，衡量其波表性能的指标主要有以下几个方面。

a.波表库容量

由于波表合成技术是将真实乐器的音色采样录制下来再进行合成处理的，所以波表越大音色采样就越真实，效果就越好。一般1MB的波表每种音色只能被安排到10K左右的空间，而2MB波表那么可以获得比它大一倍的空间，效果自然也会更好。专业midi设备的波表库可高达32MB以上。而现在的PCI声卡起码可供应2MB的波表库，普遍为4MB，少数高达8MB。就听感而言4MB音色库所能到达的效果已经不错了。虽然与专业设备有差距，但对于一般用户而言已经足够。

b.复音数

在各类声卡的命名中，我们常常会发觉诸如64、128之类的数字。有些用户乃至商家将它们误认为是64位、128位声卡。其实就现在的技术开展状况而言，声卡更本没有开展到，也没有必要开展到如此高的数据处理通道，64、128代表的只是此卡在midi合成时可以到达的最大复音数。所谓“复音〞是指midi乐曲在一秒钟内发出的最大声音数目。波表支持的复音值假如太小，一些比较简单的midi乐曲在合成时就会消失某些声部被丧失的状况，直接影响到播放效果。好在如今的波表声卡大多供应64以上的复音值，而多数midi的复音数都没有超过32，所以音色丧失的现象不会发生。

另外需要留意的是“硬件支持复音〞和“软件支持复音〞之间的区分。所谓“硬件支持复音〞是指其全部的复音数都由声卡芯片所生成，而“软件支持复音〞那么是在“硬件复音〞的根底上以软件合成的方法，加大复音数，但这是需要CPU来带动的。眼下主流声卡所支持的最大硬件复音为64，而软件复音那么可高达1024，令人炸舌吧！

c.特殊效果

大容量的波表和高复音数的支持给midi供应了良好的表现空间。但要想到达近乎真实乐器的演奏临场效果，还需要一些锦上添花的修饰，所以大局部波表供应了一些特殊效果的支持。其中主要包括：回馈、和声、变化三种。一般这些效果都能获得支持。

3.ISA时代的波表声卡

以前声卡一律是ISA接口一统天下，midi的合成也主要是以FM为主。但随着波表合成技术趋于成熟与流行，附带硬波表的声卡开头在市场上消失。出于波表文件存贮的需要，这类产品需要在板卡上集成音色库内存，而这类ROM在当时却价格不斐。为了降低本钱，局部产品只在卡上集成了512K波表，明显效果不佳。而高档产品在集成了大容量音色库后，在带来令人称奇效果的同时，却也带来了近2000元的惊人售价。那时在人们心目中“波表〞成为一个奇妙而又叫人憧憬的字眼。以下为大家回忆一下ISA时代波表声卡的经典之作。

a.CREATIVESBAWE32

消失在国内市场的第一款波表声卡是CREATIVE公司出品SBAWE32，它集成了1MB的音色库。相比较古老的FM合成，AWE32带来的效果是惊人的，但由于波表容量的局限，它的打击乐器音色特别差劲。

b.CREATIVESBAWE64GOLD

在AWE32的midi表现遭到颇多非议之后，CREATIVE在97年推出了重量级的SBAWE64GOLD。它使用EMU公司的8000芯片，板卡集成4MB音色库。并通过CREATIVEWAVESYNTH/WG这个软件处理器实现了64复音的支持。SBAWE64GOLD的各方面表现，就算以现在的评定标准来衡量，依旧是极其精彩的。尤其是它的4MB音色库，至今仍为宽阔用户津津乐道。当然它是有史以来售价最为昂贵的声卡之一。

c.花王530PDW

在中低价位的ISA声卡中，这款花王530PDW供应了不错的midi表现。它使用YAMAHA719ES主芯片，依靠QS1000和QS1000A实现32复音的硬件波表支持。虽然效果算不上一流，但精彩的性价比使它特别胜利。

4.免费与发烧的产物――软波表与波表子卡

96年末97年初，软件波表合成器这一全新的产物问世了。软波表的最大妙处就在于它是“免费〞的。一个波表软件，安装到机器里，您就可以享受波表合成的惊人效果了。其实软波表的实质是将音色库存贮在硬盘中，播放midi时将其调入系统内存，通过CPU的运算合成，借助声卡的WAV通道实现声音输出。所以使用软波表，CPU必需在MMX166以上。从实际播放效果来看，最新版本的几款软波表并不逊色于一些硬波表，但它们共同的弱点在于CPU占用率过高。合成midi的同时再去做别的工作，效率要低很多。而且它还有一个声音延迟的弊病。在使用一些midi作曲软件时，以软波表为音源，往往会消失按下键盘后等上0.5秒，声音才会被传出的现象，这将大大地影响作曲者的创作灵感。

在当时波表声卡价位较高，而软波表又有很多局限的状况下，一些专业人士和发烧友开头将眼光放到波表升级子卡的身上。只要有一个WAVETABLE的升级扩展接口，您就可以在老的ISA声卡上加这么一块波表子卡，它给您带来的将是专业级的合成效果。但其价格同样也不廉价，一般在10002000元左右。比较闻名的产品有YAMAHADB50XG和ROLANDSCD15。CREATIVE也有一款，但相对效果较差。波表子卡在港台比较流行，国内始终少有货源。而且随着98年PCI声卡的崛起，波表子卡已经没有更大的开展空间了。

5.DLS技术的运用

PCI声卡的问世和普及带来了波表合成的一次小小“革命〞，其关键在于DLS技术的运用。DLS全称为“DownLoadableSample〞，意为：可供的采样音色库〞。其原理与软波表颇有异曲同工之处，也是将音色库存贮在硬盘中，待播放时调入系统内存。但不同点在于运用DLS技术后，合成midi时并不利用CPU来运算，而依靠声卡自己的音频处理芯片进行合成。其中缘由在于PCI声卡的数据宽带到达133Mb/秒，大大加宽了系统内存与声卡之间的传输通道。从而既免去了传统ISA波表声卡所要配备的音色库内存，又大大降低了播放midi时的CPU占用率。而且这种波表库可以随时更新，并利用DLS音色编辑软件进行修改，这都是传统波表所无法比较的优势。

波表合成技术纵横谈〔下〕

波表合成效果浅评

随着PCI声卡快速取得市场的主导地位，无论是软波表还是波表子卡都变得逊色不少。YAMAHA公司99年推出的SYXG100大有软波表终结者的味道，而波表子卡这一被时代所淘汰的产物，也好像早已销声匿迹了。在这种情形下，对于midi比较感爱好的用户明显比较关注PCI声卡在波表合成方面的功力。笔者认为从横向比较来看，不同品牌型号的PCI声卡，在midi方面的表现良莠不齐。即使是将总体效果都比较精彩的几款产品放在一起进行试听比较，在不同曲风乐曲的表现力上，也会有所差异。换句话说，各种波表都有它自身的特色，也有自身存在的缺乏，就犹如世上没有一套发烧级音响系统是十全十美的一样。用户们毕竟如何选择要结合各种波表自身的特点以及用户自己喜好的音乐类型而定。

笔者收集有各种类型的midi音乐近万首，从中选出一些比较具有代表性的乐曲，用时下主流PCI声卡以及最新的波表软件进行了试听和比较，下面就结合我自身的感受，简洁评价一下各种波表的优劣。

1.软波表效果评定

鉴于软波表在技术上与PCI声卡采纳的合成手段有相同点，且最新的几款波表软件在合成效果上颇为精彩，与硬波表也有一拼，所以笔者首先对几款流行的软波表进行评测，也作为对硬波表评定的比较标准。

a.中山裕基的Wingroove

Wingroove出自人中山裕基之手，完全是个人作品。它供应了1MB的音色库采样，支持128复音和GM、GS标准，支持从11KHz44KHz四种采样率和两种特殊效果。在采样率较低的前提下，在486CPU上就可实现比较流畅的合成效果。但由于波表库较小，乐器采样较差，造成打击乐器力度缺乏，某些乐器的高音音域消失明显的走调和颤抖。即使如此，它的表现仍旧要远远好于FM。

b.COWON公司的JETmidi

COWON公司是一家从事多媒体软件开发的公司。由于不是专业的midi乐器制造商，他们开发的这款软波表在乐器采样上同样不尽如人意。虽然容量到达2MB，但效果也不好。与Wingroove相比，JETmidi只支持64复音，且对机器的配置要求也过高，建议需要MMX200以上的CPU。

c.ROLAND的VSC系列

ROLAND的软波表颇具大家风范，从最初的VSC55到今日的VSC88，ROLAND在波表软件的开发上颇下了一番功夫。最新的VSC882.1支持128复音、四种特殊效果，2MB的波表库也具有专业水准。由于ROLAND在midi界影响广泛，很多专业作曲者都使用ROLAND的音源，所以很多优秀的midi音乐作品都遵循ROLAND开创的GS标准。因此VSC88最大的优势就在于它完全实现了GS标准，使得整体合成效果特别精彩。但与专业的大容量波表库相比，其附带的2MB音色还稍闲淡薄了一些。

d.YAMAHA的SYXG系列

YAMAHA是唯一可在电子乐器界与ROLAND一比高低的厂商，在软波表领域也是如此。YAMAHA的SYXG系列从20、50、70开展到最新的100，版本几经升级，如今已经特别成熟了，从各个方面表现来看SYXG100无疑是当今最为先进的软波表。首先值得称道的是YAMAHA独门创立的XG标准。它供应了一整套音色变化的手段，富于midi乐曲更多的梦想空间。听听看软件附带的符合XG标准的midi音乐，每一首都各具特色。假如用GM、GS音源来听，就没有这种韵味了。而且SYXG100附带的播放器也特别了得，它供应了诸如大厅、舞台、旋转等8种环境变化，同时又供应了钢琴、弦乐、打击乐器等8种曲风，可谓“变化多端〞，特别好玩。当然SYXG100也还是存在着眼下软波表的一个通病：音色采样库较小〔2MB〕。造成在打击乐器方面虽然力度感不错，但真实感不强；高音局部间或还会消失走调和裂开。即使如此，SYXG还是通过了大量的有效的运算和富于想象力的变化，弥补了这一缺乏。

从总体来看，ROLAND与YAMAHA的两款产品效果比较好，音色表现各有千秋。假如您使用的还是诸如ESS688之类的FM声卡，一时也没有要升级到波表声卡的方案，那么装一个软波表试试，它会令你的古董级声卡焕发青春，起码是在midi的方面。

2.主流PCI声卡midi合成效果评析

谈完软波表后，回到我们的焦点――PCI声卡，看看如今主流的声卡产品在波表合成方面与软波表相比，是优是劣。

a.采纳YMF724芯片的声卡

YMF724芯片是由YAMAHA公司所开发的，所以它所供应的硬波表正是脱胎于SYXG系列软件，无论是从技术指标还是实际试听效果角度来看，两者都没有多少区分。唯一的差异在于硬波表可以获得192复音的支持〔64硬件+128软件〕。我们可以将YMF724芯片的波表理解为“硬化〞的SYXG100。由于采纳724芯片的声卡售价较低，一般在100200元之间，所以对于midi比较感爱好的一般用户完全可以选择它。比较好的品牌型号主要有中凌雷公3DS724A和花王SV550。

b.采纳ES137X芯片的产品

这一系列芯片出自ENSONIQ公司，包括ES1370、ES1371和ES1373几种，主要被运用在CREATIVE的低价PCI声卡――SBPCI64和ENSONIQAudioPCI上。在波表性能上这两款产品是相同的，都支持最大8MB的GM、GS音色库和64复音〔32硬件+32软件〕。由于ENSONIQ公司是一家长期从事midi键盘和midi设备的企业，所以它所制作的波表库较具专业水准。笔者加载了2MB、4MB、8MB三种音色库分别进行试听比较，发觉2MB音色在打击乐器方面明显缺乏力度；而改用4MB音色后，那么很好的克服了这一缺陷；8MB音色在一些细节方面的表现更为完善。通过以上比较也充分表达出大容量波表的优势所在。与YAMAHA波表的音色相比，ENSONIQ的波表在诸如鼓、贝斯之类的打击乐器和低音弹拨乐器方面有较大的优势，但对于乐曲的整体表现力量尚显缺乏。

c.SBLIVE！系列

SBLIVE！系列是眼下最为炙手可热的声卡产品之一。环境音效支持、多声道环绕输出等等高新技术的运用，使得它成为PCI声卡中的佼佼者。那么它的midi表现又如何哪？SBLIVE！系列采纳EMU公司特别成熟的SOUNDFONT〔声音样本〕技术，对midi进行合成处理。其实SOUNDFONT与WAVETABLE有着相同的含义，但区分在于SOUNDFONT并不是固定不变的，用户可以对它进行定义。我们可以将诸如中国传统民族乐器、非洲部落乐器这类传统GM、GS音色库中无法找到的乐器采样加载到系统内存中，〔最大支持32MB的音色库缓存〕使得SBLIVE！拥有处理这些音色的力量。因此SOUNDFONT技术是波表合成的有效扩展，大大加强了SBLIVE！的midi处理力量。当然这些扩展音色库需要额外或购置。

但圆满的是，厂家为SBLIVE！系列供应的GM、GS音色库却没有什么特殊之处，即使加载最大的8MB的波表，也表现平平。虽然单个乐器采样显得特别真实，但在合成播放时的感觉好像显得有些零乱，某些乐曲还会消失稍微的音量混乱。总体感觉与ES137X芯片附带的波表差不多。这些表现与SBLIVE！的名贵身份有些不符合，令人比较绝望了一位