合成器的发声原理及声音设计运用

jary

合成器在音乐的发展史上是一个伟大的进步。传统的、声学的打击乐器、弦乐器、铜管乐曲的发声往往受到物理因素的限制，所发出的声音特质和音色往往不能被人们完全地控制。然而合成器的出现打破了这个限制，人们可以根据自己的意愿来捏出自己想要的声音。





但是合成器复杂的参数想必难倒了不少想要学习合成器的读者们。那么本篇文章就会向大家简单介绍合成器的发声原理和一个声音如何被捏出来。而此时此刻我们所说的“捏音色”还有一个更精密准确的术语或者说学名，即Sound Design，翻译为声音设计。





作为入门部分，我们会向大家介绍最简单的合成器：减法合成器。同样，很多复杂的合成器也是建立在最基本的减法合成器之上，在认识减法合成器后可以类比的学习一些更为复杂的合成器。





减法合成器是指：从振荡器开始创建一个富含谐波的声音，通过滤波器和低频振荡器来雕刻声音，最终输出声音的合成器。通俗比喻像是剪纸：一开始是一张完整的纸，用剪刀不断的裁剪，最后成为一张剪纸。整个过程都是对原始的声音信号做减法，所以叫做减法合成器。





关于减法合成器的章节非常复杂，一篇文章内着实也写不完。对于那些比我们的笔者更高品质的合成器老将来说，减法合成器的内容可能是一本书籍都难以概述的。所以，现在我们先来说说减法合成器中的一部分：OSC。





OSC全称Oscillator（振荡器）。我们在初中的物理课本中学过，声音是由物体振动产生的。振荡器可以使一个电子不停地按某种规律振动发出不同的音色。振荡器可以按不同的震荡的波形让电子去振动从而产生不一样的音色。有几种基础的振动波型是一定要去理解的。





按正弦波（Sin）振动：在高中数学课本里，我们学过三角正弦函数的图像，之所以被叫做正弦波，就是因为他的振动曲线就是三角正弦函数的图像。正弦波只含有单独的基频，不含任何谐波分量。这就意味着正弦波并不适合在减法合成器中单独使用。





正弦波所发出的声音往往是浑厚、软润的。因此，正弦波可以用来单独制作Bass、风琴音色或与其他波形混合在一起，为音色增加肢体或基频。





按锯齿波（Saw）振动：锯齿波能够产生连续的奇次或偶次谐波，这种明亮的音色非常适合制作很“铜管”、很粗糙的音色。它还适合制作明亮且非常有质感的Lead音色以及Dirty Bass音色。由于其丰富的谐波，因此在制作过程中往往把它添加到音色中并进行滤波。





按三角波（Triangle）震动：三角波拥有两条线性斜率线，由于只包含奇次谐波，所以没有锯齿波的谐波丰富。这种波往往和正弦波、方波或脉冲波混合在一起，为音色增加明亮生动的感觉。三角波还常常用在Pad音色中曾加质感。





按方波（Square）震动：方波是模拟电路最容易生成的波形，因为它只存在两种状态：高电平和低电平。这种波形只有奇次谐波，因此音色柔和而空洞。方波特别适合来模仿木管乐器，为弦乐和Pad音色增加宽度，或制作深邃宽广的Bass音色。





按脉冲波（Pulse）震动：脉冲波很容易与方波相混淆，但两者之间有明显差别。与方波不同的是，脉冲波可以调整高低电频的宽度，从而改变声音的谐波成分。相比方波，脉冲波还能额外改变脉冲的宽度。这样的好处是减少波形的宽度，除了宽广柔和的方波音色之外，还能制作出类似簧管的轻薄音色。





按噪音波（Noise）震动：噪波与其他波形都不同，因为它产生的是全频带的随机混合，没有实际音高。根据混合频率的能量分布，噪波可以分为粉红噪音和白噪音。白噪音在全频带范围内具有相等的能量，类似于收音机中的杂讯，而粉红噪音在每个倍频程内具有相同的能量，因此产生出更厚重的嘶声。





那么是不是噪波在制作中没有什么作用呢？噪波在制作打击乐音色时非常重要的，早期鼓机中经常用它来生成军鼓和掌声。除了制作打击乐器外，它也可以用来模拟风声和海浪声、制作管乐器音色中的呼吸音效，或者用来制作Trance的标志性Lead。





值得注意的是，存在一种特殊情况：相位抵消。相位抵消是指两个波形平吕相同但互相180°反相，一个波形达到峰值的同时，第二个波形达到较低点，那么将不会产生声音。实际上，每种波形都是由多个相位稍微偏离的正弦波组成，波形越复杂，发出的声音就越复杂。因为随着波形数量的增加，将会有更多的谐波成分产生。







OSC上的几个重要的调节参数：Phase、Pitch。




Phase：该参数决定波形的起始位置，即相位。




Pitch：Pitch指声音的音高，它并不是一个具体的旋钮，而是几个旋钮共同决定：Octave、Semi、Fine，这几个或者更多的旋钮来决定输出的声音的音高。读者们可以类比千米、米、厘米来理解这三个数值之间的关系。数值越高，音调越高。反之同理。