开源合成器中低调的翘楚（二）：PadthV1

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开源合成器中低调的翘楚（二）：PadthV1

上一回我介绍了法国开发者Rui no Capella推出的免费开源合成器SynthV1。其实，它属于Rui门下的产品家族Vee-One Suite（读音同“V1”）。旗下另一款代表合成器就是PadthV1，专注于合成旧学院风格（old-school）的音垫类音色，带来与SynthV1不同的质感和操作体验。

PadthV1基于Paul Nasca开发的PADSynth算法，与开源合成器ZynAddSubFX的PadSynth部分相同。根据ZynAddSubFX官方文档的介绍，PADSynth算法生成的是无缝循环的波表采样，在此基础上可以轻而易举地合成各类钢琴、合奏、合唱、金属类（如敲击铃声）等音色。使用者可以利用这一算法来合成各种美妙的声音。

PadthV1同样基于自由软件协议GPL发布，免费提供，任何人均可自由使用、编译、修改、再发布。



初探PadthV1
如果你习惯使用了各种酷炫的界面，那么打开PadthV1，你可能会惊呆——



是不是觉得似曾相识，和你接触到的应用软件很像？没错，PadthV1的界面就是用Qt写成的，相较于Sylenth1、Serum这样的业内顶尖，并不是很惊艳，但专业感不会因此打折扣。图中展示出合成器所有设置，各类设置选项分区明确，罗列清晰，一应俱全。

PadthV1是基于采样的合成器，利用PADSynth算法生成的两组采样发声。每组采样可以单独调节参数，并设置音量配比，以实现各种组合音效。

同时，每一组预设还有A、B两组可互相切换的独立设置，可在上方工具栏点击A、B两个按钮切换，方便玩家调试、表演等。这也是Sylenth1中拥有的功能。

必不可少的功能：随机生成Patch
随机设置参数，让计算机生成各种意想不到的patch，已经不是一个新鲜的功能。点击工具栏上的【Random】按钮，确认后，PadthV1就会在指定范围内随机调整参数的值，最终会得出一个个惊人的音效。

但要注意的是，在PadthV1中，这一功能是必不可少的。文章开头我提到，PadthV1的核心就是使用PADSynth算法生成的采样。但目前PadthV1尚未单独提供手动生成采样的功能，只能借助【Random】随机生成参数的功能来生成采样。这好比是随机开盲盒，要想得到心意的采样，总需要不停尝试才行。

现阶段PadthV1没有官方预设，笔者就用这种方式来生成各种风格的预设。如果不会捏音效，不妨大胆尝试这一功能，总会找到一款让你惊艳的音效，当然更可以进一步调节各项参数，达到满意的效果。

PadthV1会在特定的浮动区间内调整参数，默认为[-20, 20]。可以在右上方【Help】→【Configure...】→【Randomize factor】中指定。



合成器参数设置
下面就分门别类，简单探索一下合成器的设置。

GEN（生成采样）部分


GEN部分用于调整PadthV1的两组采样。

最显眼的部分，就是分居左右的采样波形视窗，直观显示出PADSynth波形的样貌。视窗内有数量不一的滑杆，可以微调波形的听感。拖动滑杆的同时，波形会呈现出相应的变化，音色的质感也会发生相应的变化，或细微或显著。

每组波形下方提供7个参数，用于调节采样的声音表现。其中，前5组参数用于调节波形生成：

Sample旋钮：将波形按照给定的音高进行重新采样，取值低至C -1，高至G 9。例如，生成的波形对应音高为C4，如果设置为A6，则波形就会被“变调”为以A6音高演奏的样子。值越低，则得到的波形越简单，反之亦反。该参数极大影响声音的质感，个别采样甚至能得到截然不同的音色，拥有很高的可玩性。
Width旋钮：设置采样的“宽度”，从字面意义上不好理解它的作用，实际上它可以给采样添加“空气感”，原理似乎是把采样交叠在一起。值越低，采样听感越纯净；越高，则越能形成类似于“空气感”“飘忽感”的听感。过高的值（超过130）也会带来轻微的失真效果。
Scale旋钮：对采样波形进行微调，与SynthV1、Sylenth1等合成器微调波形的功能异曲同工。设置不同的值，可以得到截然不同的音色。
Nh（number of handles）旋钮：指定波形视窗中滑杆的数量。滑杆越多，可以更细腻地对波形的听感进行调节。最多可以指定64个滑杆。调节滑杆数量的过程中，也会应用这些微调值，使得波形发生轻微的变化。
算法选择器：位于Nh旋钮的右边，可能是用来选择波形生成的算法的，一共有五种算法。波形越简单，算法对音色的影响越明显，以至发生质变。

后两组参数则用来控制演奏时的表现：

Detune：用于调节跑调的效果，可以用来模拟一些年久失修而走音的乐器，或者用于制作音效。
Glide：调节滑音效果。此处的滑音指播放两个音符之间的滑音，类似于夏威夷吉他的效果，不需要弯音轮即可实现。

两组波形中间设置有Balance和Ring Mod两个旋钮，控制如何中和两组采样的声音：

Balance：调节两组采样的音量配比。
Ring Mod：调节“环形调制器”效果。环形调制器会把两组采样的音色及其波形的振幅“混合”起来，“捏”成一个带有颤音、听感不同的全新音色。

最右边有四个独立的旋钮，控制两组采样在实际演奏中的表现，它们的作用如下：

Phase：调节最终生成波形的相位。在混音时很有用，例如防止与其他音源产生相位冲突，导致PadthV1的声音被“吞掉”。
Env. Time：包络线的时长。与下方将要介绍的DCA包络线（即ADSR响度曲线）配合使用，控制DCA起作用的时长。直观的表现是，Release不变的情况下，Env. Time越大，音符拖尾越长。
Octave：调节八度。注意这个参数并不是我们理解的八度调节，因为它的取值范围竟然是[-400, 400]，其调整精度之高让笔者难以置信，因此也难用。如有需要，建议使用DAW自带的插件来调节。
Tuning：微调最终输出的音高。

DCA

DCA就是控制合成器的ADSR曲线，即响度曲线，直接影响声音的表现。



PadthV1的DCA控制部分中规中矩，只有ADSR和音量这五个旋钮。在此基础上，还加入了曲线视图，能够以更直观的方式展示、控制当前的ADSR值。

LFO


LFO即低频振荡器，用于按照特定的规律调节合成器的参数。

振荡器的设计上，LFO的振荡器与SynthV1完全相同，同样可以设置五种不同的曲线，并用【Width】旋钮微调它们的波形。玩家可以任意指定LFO的频率（Rate）和BPM，并且支持与宿主同步BPM（点击Rate旋钮右侧的【Sync】按钮），跟着你的音乐节奏走。

有别于Serum、Helm等高端合成器采用直观、自由的参数绑定模式，PadthV1采用更简单的“发送量”来应用LFO（一时间想不到更精准的用语），类似于其他一些更基础的合成器。具体来说，就是调节图中第二行【Sweep】~【Volume】这八个旋钮的值，即可控制LFO作用在相应参数上的量，值越往两边偏，LFO的作用就越明显。

可以稍微尝试一下：Cutoff（切音）旋钮对应滤波器效果的强度。向右调大，LFO就会自动按照振荡曲线调整滤波器强度，播放音符时就会因为滤波器通量的变化而产生音色“跳变”的效果。

特别地，PadthV1也支持给LFO应用我们再熟悉不过的ADSR曲线，就和使用ADSR控制音符表现是一样的。玩家可以用Attack控制LFO在按下音符时起作用的时间、速度（对应Attack），按下音符一段时间后LFO持续的强度（对应Decay），持续按下音符时LFO的强度（对应Sustain），以及释放音符时LFO延续的时间（对应Release）。由此，使LFO的作用更加自然、细腻、灵活。

DCF

DCF控制作用于音符上的滤波器，即均衡器。PadthV1上滤波器的作用非常明显，稍微调整一下即可得出与先前表现完全不一样的音色。



DCF的界面分为上下两行。第一行控制滤波器的主要参数。

第一行最左边为滤波器的图标，可以直观显示出滤波器将如何工作，黄色部分为滤波器保留的音频信号。

滤波器支持四种工作模式，可以在上图中（Reso旋钮右侧的开关）直接切换：

低通（Low Pass Filter, LPF）：只保留比指定频段低的频段
高通（High Pass Filter, HPF）：与低通相反
带通（Band-pass Filter, BPF）：只保留特定的频段
带阻（Band-rejection Filter, BRF）：切掉一个频段，并保留两旁的频段

第一行最右侧，是切换滤波器工作模式的选项，有以下4种模式：

12dB/oct：按照八度降低12dB，坡度相对较平缓。
24dB/oct：按照八度降低24dB，坡度相对较陡峭。
Biquad：双二阶滤波器模式。表面上看，该模式的波形与12dB/oct相同，但却是切切实实在起作用。其他参数相同的情况下，双二阶比12dB/oct切音效果更加明显。
Formant：共振峰效果器，模拟出声码器（vocoder）的特殊效果，即把任何一种声音“捏”成人声，听起来就像是合成器在说话（读出简单的元音）。可以营造出外星人来访的音效。

在上述设置的基础上，还有另外两个旋钮，直接影响滤波器的最终表现：

Cutoff旋钮：可以控制滤波器起作用的频率宽度（LPF、HPF）或范围（BPF、BRF）。
Reso（resonance）旋钮：可以提升滤波器的增益值（gain）。

第二行则是控制滤波器工作的ADSR曲线，与LFO的ADSR类似，这也是PadthV1的一大功能特色。滤波器可以按照ADSR包络线来自动设置强度，从而营造出一些特殊的音响效果。最左侧的【Envelope】旋钮似乎用于控制滤波器作用的强度。

[url=]DEF[/url]

DEF控制用户在使用SynthV1演奏时的表现。各个旋钮的作用如下：

旋钮	作用
Pitchbend	控制弯音轮起作用的幅度 值越大，则弯音轮导致声音弯曲的作用越明显（同一个弯音轮值导致音高改变的幅度越大）
Modwheel	控制调制轮起作用的幅度 值越大，拨动调制轮导致的颤音效果越明显
Pressure	作用不明，可能与哪个MIDI控制器相关
Velocity	控制键盘的初始力度
Channel	指定接收来自哪个MIDI通道的数据 例如，设置为3，则只有第3通道的MIDI音符才能让这组合成器发声；设置为Omni表示接收所有MIDI通道的数据

而最右侧【Poly / Mono / Legato】则切换键盘演奏的模式：

• Poly：复音模式，一次可同时演奏多个音符，用于模拟钢琴等键盘乐器。
• Mono：单音模式，一次只能演奏一个音符，是一些模拟合成器（analog synthesizer）的特性。
• Legato：连奏模式，模拟提琴等弓弦乐器，以及管乐器。
  

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OUT

最后介绍控制音频输出的OUT部分：

旋钮	作用
Width	控制声场的宽度，越往两边偏，声场越宽，越有立体声效果 拓宽声场的原理是：把两组振荡器的音频分别放在靠左、靠右的相位，例如Width=100时，OSC1在极左位置，OSC2在极右位置
Panning	控制声相
Volume	控制音量
Effects	控制效果器的强度

效果器设置
点击界面上方的【Effects】标签，即可进入PadthV1自带的效果器设置。Vee-One Suite家族的效果器引擎都是统一的，它们支持常见的几种效果器：



Chorus：合唱效果器
Flanger：镶边器
Phaser：相位效果器
Delay：延迟效果器
Reverb：混响器
Dynamic：开启/关闭压缩器（Compress）和限制器（Limiter）

其中，大部分的效果器均可以调节湿音（经处理后的音频）的强度，以及一些必要参数，可以精确控制最终的声音表现，专业性不亚于独立的效果器。稍微遗憾的是，压缩器和限制器不支持调节参数，而是属于“开箱即用”型，更类似于Supercharger这样的“一键”智能效果插件。

效果器全局生效，可以手动调节合成器【OUT】部分的【Effects】旋钮来控制效果器强度。



插件格式介绍与安装方法
包括SynthV1和PadthV1在内的Vee-One Suite家族，拥有独立版（使用JACK）和LV2两个版本。其中LV2是与VST、VST3、AAX、RTAS并驾齐驱的插件格式，和另外四种相比，最大的优势在于自由开放。目前已有包括REAPER、Ardour、MixBus在内的多款DAW提供支持。

作者Rui no Capella的所有产品原本只面向Linux。但是，REAPER自v6.25开始，也在Windows上支持了LV2插件格式，因此笔者在完成SynthV1的适配后，也将PadthV1适配到了Windows上，使它们一并成为跨平台的产品。

在Windows下安装

在Windows上，可以使用笔者编译好的版本。

从笔者的腾讯微云上下载，链接在后文“下载链接”部分。
解压，得到padthv1.lv2这个文件夹。
把上述文件夹移动到目录：C:Program FilesCommon FilesLV2，这是Windows下LV2插件存放的固定目录。
启动DAW。如果是REAPER，则每次启动就会自动搜索新增的LV2插件，然后你就可以在插件列表的【LV2i】分类中看到。

最终的加载效果如下：




将LV2转换为VST

如果DAW不支持LV2，则可以借助桥接器LV2VST，将LV2以VST格式加载。

从后文“下载链接”处找到LV2VST的下载链接，然后把下载得到的lv2vst.dll放在VST插件的搜索目录下（比如C:Program FilesSteinbergVSTPlugins）。重新搜索插件列表后，就可以在VST分类（注意，不是VSTi） 中看到SynthV1。



存在的不足
PadthV1已经能投入生产环境使用。但由于PadthV1仍在开发中，因此也不可避免地出现一些不足之处。事实上，只要遵循接下来的注意事项，则不会影响PadthV1在生产环境中的运用。

其一，部分参数会导致合成器无法发声。部分参数的功能不稳定，有时会导致合成器无法发声，即使更改预设也无用。因此尽量避免调整它们。根据笔者的实验，这些参数有：

滑杆微调采样波形
GEN中的Scale参数

其二，播放大量音符时可能会破音。PadthV1不能正确处理数量庞大的复音，只会单纯地叠加，缺乏清理掉旧音符（kill old notes）的机制。这就意味着，如果同时播放超过20个音符，则会出现破音，甚至还有可能因溢出DAW的缓存而出现卡顿（电脑配置较低时）。在延音踏板打开时会更加明显。因此现阶段，笔者不建议同时播放大量的音符。
其三，不支持手动生成采样。前文也提到过，PadthV1尚未单独提供手动生成采样的功能，只能借助【Random】随机生成参数的功能来生成采样。这也是一个亟待完善的地方。



下载链接
PadthV1：https://share.weiyun.com/QMeiTSE4
LV2VST：https://share.weiyun.com/Dafe7VZ9
SynthV1：https://share.weiyun.com/btjEcOW2

相关资源
官方源码库：https://github.com/rncbc/padthv1
笔者的源码库（附编译教程）：https://github.com/anclark/padthv1，请使用akura-stable分支
LV2VST源码库（笔者的fork）：https://github.com/anclark/lv2vst


注：官方源码库对Windows的支持有Bug，并且不能把设置保存在DAW中。如果需要自行编译，请以笔者的版本为准。