关于合成器: 震荡滤波调制与波形调制

helou

继续借着键盘杂志40周年庆典，我们重新把Bob Moog的“关于合成器”完整专栏展现给大家。

前五篇专栏介绍了一些基础的调制方式，包括一些特殊的方式比如频率、振幅和滤波调制。在这篇文章里我将会接着之前的内容，重点介绍一下震荡滤波调制（oscillating filter modulation）和波形调制（waveform modulation）。然后会对比一下由这些调制组合产生的边带频谱与频率的区别。

合成器上的resonance或者emphasis参数通常控制着滤波器输出回到它的输入的反馈量（在76年的五月/六月专栏上可以看到）。如果这个参数调得足够的高的话，滤波器自身就会产生震荡。通常震荡产生的波形是正弦波（只有很少的谐波成分），声音比较接近哨声和歌唱的声音。除了震荡滤波器输出的正弦波，震荡的压控滤波器（VCF）的调制原则上和一般的压控振荡器（VCO）的频率调制是一样的。

当有音频信号输入到震荡的滤波器中时，输入的信号会试图将滤波器的震动同步到自己的频率上。如果输入信号的频率与滤波器的震荡频率相近的话，滤波器的震荡会同步固定到输入信号的频率上。如果之后将输入频率作出一点变化（比如加一点vibrato），那么滤波器的震荡的相位相对于输入信号的相位会发生改变，但是频率不会发生变化。如果先输入一个固定频率的信号让滤波器震荡频率同步，之后将输入信号的频率变化几个半音，那么滤波器的震荡会打破这种同步。在这种情况下，你可以在滤波器的输出同时听见输入音频与滤波器震荡之间相互地碰撞。

如果你的合成器的滤波器可以产生震荡的话，你可以很容易听见这个现象。首先关掉输入到滤波器的振荡器的信号。然后调节滤波器的反馈设置，让滤波器发生震荡。将滤波器震荡频率设置到500Hz（比中央C高一个八度），然后关掉反馈。打开一个振荡器，输入到滤波器中，将音高设置到与之前滤波器产生的音高相近。然后打开滤波器的反馈。将振荡器的频率升高/降低一点。在某一时刻如果你听见纯净的声音，那么表示滤波器震荡频率与输入频率同步了。随着你降低输入信号的频率，滤波器震动就会打破频率的同步，产生出一种像脉冲似的跳动。随着你继续降低输入信号的频率，你会听见滤波器调制再次同步到输入信号的频率，但这一次频率是它的第二泛音（高八度）。因此，将滤波器震荡同步到任何输入信号的强泛音上都是有可能的，只需要细致地调节滤波器频率与输入信号频率的相对关系。

将振荡器的信号输入到震荡的滤波器中，用一个vibrato控制信号来调制滤波器和振荡器，可以得到一种特殊的，与人声接近的vibrato。图一展示了这种设计。将震荡滤波器的频率小心地调至压控振荡器的第二泛音上。调节振荡器调制量，得到一个比较舒服的vibrato，然后在不打破频率同步的前提下，尽可能提升滤波器调制的量。这样得到的输出信号会有很强的第二泛音，相位与输入音频相对形成vibrato。






矩形波调制（也叫做脉冲宽度调制），是通过调制波形的一侧垂直边缘的位置（不调制另外一侧）达到的。这样的调制只会影响到基波和较低的谐波成分，而不影响较高的谐波成分，因此会带来一点Detune。当调制速度较慢的时候，我们会听到加入“合唱效果（chorus）”，让声音变肥。这个效果在低频段比较明显，而在高频部分并不明显。因此，波形调制也会造成单独频段上的幅度调制（可以查阅76年的三月/四月专栏）。




调制频谱的对比

图2a是一个压控振荡器的正弦波输出，250Hz-1kHz用100Hz的正弦波进行调制。图2b是500Hz正弦波用100Hz正弦波进行幅度调制。图2c是一个低通滤波器的输出，100Hz的锯齿波输入到滤波器中，250Hz-1kHz截止频率用100Hz的正弦波调制。最后，图2d是500Hz的矩形波，宽度用100Hz的正弦波调制。

边带频率的情况都是一样的：音频的加信号和减信号以及调制频率的倍数。边带频率的强度取决于调制的种类。最简单的是幅度调制：只有简单的加信号（500+100）和减信号（500-100）。接下来是滤波调制，虽然多了很多边带频率，但是只有靠近未调制频率的边带强度才最强。频率和波形调制在复杂程度上是相同的，在远离未调制的500Hz的位置也有明显的边带频率。对我们的耳朵来说，单独的边带的准确强度并不明显，所有边带的总能量以及分布情况才是影响我们听感的因素。

音频应用

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