非喉造声

版权声明：转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明
http://fhzrs.blogbus.com/logs/49934570.html

初探声音合成技术

    你或许接触过一些软体合成器，但是你不知道怎么用他们创造出你需要的音色，现在我把一些个人所知整理于此,以达共享。
   
                                一  震荡器与波形 oscillator
 
    首先必须知道合成器是用来创造声音的，不管怎么创造，都要涉及到：音高（pitch），音调（tone，或者称之为音色timbre）和响度（loudness）。模拟合成器也有这3个阶段的处理过程：
音调发生器（Tone generation）--->音调形态（tone shaping）--->音量形态（volume shaping）

在模拟合成器里，音调发生器就是一个震荡器（oscillator），音调形态就是一个滤波器（filter），而音量形态则是一个包络发生器。所以上边的过程又可改写为:

震荡器（）--->滤波器（filter）--->包络发生器

震荡器是一个产生波形的设备.它所产生的波形种类有:
正弦波（sine），三角波（triangle），方波（square）或锯齿波（sawtooth）,脉冲波,噪声波及现在基于电脑的震荡器发出的任何种类任何怪异形状的波形。

谐波（harmonics或称为partials）是那些高于基波的频率，他们给声音加入了自己的音调颜色。每种波形都包含了不同的谐波，这些谐波决定了不同的波形都有自己独特的声音。每种波都有各自的特点:
正弦波听起来非常清澈纯净，就像笛子一般，这是因为正弦波没有谐波，完全都是基波。
锯齿波声音非常丰满像铜管一般.
方波的声音像单簧管一般。
三角波有点像正弦波，但他比正弦波多了一些谐波。
脉冲波听起来鼻音很重，就像双簧管。
噪声波包含了各种区域的频率，所以听起来简直就是噪音。

大部分的震荡器都有音高的控制让你设定输出的音高。即设定音高的参数模块.

                           二  滤波器filter
震荡器产生出来的波形（waveforms）是我们制造音色的原料，即原始波形,听起来很粗糙.所以我们要设法修改这些波形,能胜此任的就是滤波器（filters）。滤波器的工作原理与参量均衡器很相似。滤波器里最重要的两个控制参数就是截止频率（cutoff frequency）和共鸣（resonance，有时也称为Q值）。截止频率决定着滤波器开始开始生效的频率.

滤波器种类:
低通滤波器（low pass filter）:是常用滤波器.低通滤波器将切除高频并使低频通过。
高通滤波器（high pass filter）:是低通滤波器的翻版,在实际应用中不很常用。
带通滤波器（band pass filter）:就是切除低频和高频，只让中间的频率通过。
陷波滤波器（band reject filter或称notch filter）:滤掉中间的频率，让高低频通过，与带通滤波器相反。

注:如果你在使用低通滤波器时将截止频率调的非常的小，那么就没有声音可以通过了，在高通滤波器使用很高的截止频率也是一样。
共鸣的控制非常有趣，共鸣会提升截止频率点附近的频率。随着共鸣的增加，提升区域会变的越来越窄。

减法合成----因为模拟合成器都是用一些谐波很丰富的声音不断切割来创造声音的.

                           三  ADSR包络
既然我们知道了用滤波器制作出与原始波形不同的全新音色的方法了，下一步我们就要给这个音色的音量包络（或叫轮廓）定型，这个步骤决定着音色制作过程中的音量，这将给音色赋予个性化的特点。
这里要涉及一个4段包络发生器----ADSR包络,我们可用这个包络来精确的模拟自然界中的大部分声音。这个4段包络分别叫做起音（attack），衰减（decay），保持（sustain），释音（release），分别取4段名称的第一个字母。

起音（attack）：这段决定声音从开始发出到最初的最大音量所需的时间长短。
衰减（decay）：在声音达到最大音量后立即发生衰减的时间长短，衰减后的音量大小就是后面保持的音量大小。
保持（sustain）：他决定在衰减后音量保持的大小，与其他三个不同的是他并不代表保持的时间长短。
释音（release）：这是声音最后的阶段，代表着声音从保持的音量逐渐衰减到0电平（最小音量）的时间长短。
注意，并不是所有的声音都有这4段包络，比如敲击木鱼只有起音和保持两段，管风琴没有衰减那段，甚至有些合成器只有AD这两段包络发生器。

                           四   模块化合成器
这下我们就可以用运模块化的软连线合成器软体做音色了,本质上讲这和硬连线合成器差不多:

首先是震荡器发出波形，之后用滤波器改变音调，最后进入放大器输出，音量放大器将受到包络发生器的控制来改变声音的包络。

这其实就是一个简单的合成器的制造原理，但是大部分的合成器都有好几个震荡器，滤波器和包络发生器，再加上大量的模块，但是不管有多少个模块，基本的信号通路都是一样的：震荡器-->滤波器-->放大器。

包络发生器可加载在放大器,滤波器和震荡器上，而且每个都是独立受控制的。

                          五  低频震荡器LFO

模拟合成器上最常用的模块----LFO（Low Frequency Oscillator）低频震荡器，LFO震动出的频率一般都在我们人耳所能听到的最低频率之下（也就是20Hz以下），他可以加到震荡器上几秒甚至几分钟作用一次。

控制LFO的参数是深度（depth）和频率（frequency）。频率决定着发出的波形的频率，深度决定波形的振幅。

LFO是最常见的加载在震荡器上调制音色的模块.也可加载在放大器,滤波器和震荡器上来调制音色.

以上我们介绍了模拟合成器里最常见的一些模块，当然还有很多其他的模块，不过万变不离其宗，信号的通路总是从震荡器出发，经过滤波器处理最后到放大器输出。我们牢记下这个基本通路就可以很好的使用模拟合成器了。
                     
                  六  调制器modulation

调制器可以使声音变的鲜活充满生命气息，所有的合成器都具有调制器。
调制器可分别调制:
1.调制发音源震荡器
2.调制放大器:颤音是波形的疏密（代表音高）的变化，而震音是波形的振幅（代表音量）的变化。在合成器构造上也可以看出来，颤音需要控制音高的模块，而震音则需要控制音量的模块
3.调制滤波器:一个好的模拟合成器允许你将LFO连接到震荡器（在模拟合成器中充当发音源）、滤波器、放大器其中任意的一个模块中，调制轮（Modulation Wheel）、触后（Key Pressure Sensitivity）、踏板（Foot Pedal）就是现今合成器上控制调制幅度的控制器。
4.调制脉冲宽度:首先来了解一下方波（Square Wave）和脉冲波（Pulse Wave）。方波（Square Wave）的波形方方正正,因而得名。波形上下最大振幅持续时间只要不相同，就是脉冲波。
我们要通过脉冲宽度（Pulse Width）和调制（Modulation）的知识来创造脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）。脉冲宽度调制是制作弦乐组的理想方法，但是要注意了，并不是自称有合唱效果的合成器都使用了脉冲宽度调制，他们还使用了延迟。这与脉冲宽度调制制作出的独特效果是完全没法比的。
最后需要说明的是，我们上面所说的所有调制，使用的频率都非常低即低频调制，在20Hz以下（也就是在人耳可以听到的最低频率以下）。如果使用人耳可以听到的20hz以上，甚至到20kHz的频率做调制，即所谓的高频调制.(使用高频调制就进入了一个新的领域：数字合成。)

数字合成包括了FM（频率调制）合成和AM（振幅调制）合成。
         
                          七  加法合成
模拟合成分为两大阵营——减法合成和加法合成，减法合成在前面已经大体介绍了,下面我们介绍更为复杂的加法合成。（虽然加法合成现在更多的是被用在数字合成器上，但实际上他起源于模拟合成器）
加法合成的本质：定义不同谐波的频率和振幅，将他们混合在一起组成一个新的声音。
    例如你想使用1-9次谐波组成一个类似锯齿波的波形，就需要9个震荡器，9个放大器，1个混音器，还需要1个门限来控制放大器的开关，你可以想象的出这样的合成器效率不会很高，还很占地方，但是在理论上加法合成就是这样的。
加法合成出的音色比较单一，那么还有什么方法去丰富它呢？既然加法合成可以生成类似于锯齿波的波形，那么为什么不把加法合成出的声音再使用减法合成的方法修饰一新呢？这确实是一个办法。

                         八  傅里叶合成（Fourier synthesis）

傅里叶:Joseph Fourier，法国数学家，他的理论现在被称为傅里叶分析，他证明了任何的声音都可以分解成无数多个正弦波.
要制作更为复杂的声音，就要用到傅里叶合成,而我们这里所说的傅里叶合成就是要将这无数多的正弦波再组合成复杂的声音，当然了加法合成器的震荡器还可以发出更多的波形，不仅限于正弦波（虽然使用傅里叶合成理论正弦波就已经足够了），你还可以使用方波、锯齿波，或者更为复杂的经过脉冲宽度调制的脉冲波，这些波形还是可以被分解成正弦波，所以实际上你还是在使用正弦波来做加法合成。

要想用加法合成的方法制作一个比较复杂的音色，那么你需要超级多的震荡器发出超级多的正弦波，这在模拟合成器上很难实现，需要成千上万吨的震荡器、包络发生器、放大器和混音器。何况每个震荡器还需要相应的模块调节音高，还需要LFO增加变化.所以现在的加法合成更多的出现在数字合成器中.

噪音惹事：

当你掌握了加法合成的方法并试图开始合成声音的时候，你并不会非常成功，因为我们上面讲的有很多都是错误地。错就错在噪音上了。

如果使用傅里叶分析长笛或小号等乐器的频谱，并将所有声音都拆成了不同的正弦波，你会发现把这些正弦波去掉之后，留下的是一片噪音，虽然声音不大，但是没有这些噪音，合成出的声音就不会很真实。所以加法合成器都需要一个噪音发生器模块，可以发出粉红噪音和白色噪音，你需要将噪音做滤波后再混入合成出的声音。

现在你就可以用运模块化的软连线合成器软体做你想要的音色了,去尽情创建吧.

                                                           周日升

                                                     200***.30于非喉造声