合成器简史

孙同兴

合成器简史
此概览介绍合成器历史上一些最引人注目的发展阶段。

合成器的前身
如果您知道现代电子合成器最早起源于 19 世纪末，您可能会大吃一惊。在 1896/1897 年，美国发明家 Thaddeus Cahill 申请了专利来保护他称为“电传乐器”的乐器理论。这个庞大的电子乐器的重量达到了惊人的 200 吨，由 12 个蒸汽动力电磁发生器驱动。令人惊奇的是，使用对力度敏感的键来实时弹奏这个庞然大物，竟然可以同时生成多种不同的声音。“电传乐器”在 1906 年举办的几场“音乐会”中被公诸于众，取名为“Telharmony”，这种音乐通过公用电话网进行传播，因为那时还没有公共广播系统。

在 1919 年，俄罗斯发明家 Leon Theremin 运用了一种完全不同的方法。单音 Theremin 以发明者的名字进行命名，不需要真正接触乐器就可以弹奏出这种音乐。它模仿弹奏者的双手，就好像它们在静电场中波动一样，然后使用此信息来生成声音。这种非传统的技术使得 Theremin 非常难于弹奏。它奇怪的又令人激动的（但几乎不变）音色使其成为无数恐怖片声音轨道中最常用的声音。顺便说一句，R. A. Moog 早在 19 岁的小小年纪就开始构造 Theremin，而他的合成器后来在全世界广受欢迎。

在欧洲，Frenchman Maurice Martenot 于 1928 年发明了单音 Ondes Martenot。此乐器的声音生成方法与 Theremin 相似，但它最早的前身是通过前后拉动一根线来弹奏的。

在 20 世纪 30 年代的柏林，Friedrich Trautwein 和 Oskar Sala 致力于设计 Trautonium，这种乐器通过按下一根条上的钢丝来弹奏。取决于演奏者的偏好，它实现了无限可变的音高（与无品弦乐器非常相似）或递增的音高（与键盘乐器的功能相似）。Sala 在乐器的发展上贡献了毕生心血，最卓越的成就是 1952 年发明的双声部 Mixturtrautonium。他使用此乐器为多部工业电影进行了配乐，并为 Alfred Hitchcock 的代表作《群鸟》制作了所有声音轨道。虽然影片没有传统的音乐声音轨道，但影片中听到的所有鸟叫声和拍打翅膀的声音都是使用 Mixturtrautonium 制作的。

在加拿大，Hugh Le Caine 于 1945 年开始设计他的 Electronic Sackbut。这个单音乐器的设计与合成器相似，但是其键盘要昂贵得多，其键盘不仅能对键盘力度和压力做出响应，还能对侧摆运动做出反应。

到现在为止所讨论的乐器都可以进行实时弹奏。但是，相对较早的时期，人们开始设计将电子声音发生器与音序器相结合的乐器。第一个这种乐器由两个法国人 Edouard Coupleux 和 Joseph Givelet 于 1929 年推出，他们灵感一现，将其命名为电子振荡型自动运行乐器。它混合了电子声音生成与机械插入像带控制。为了使其更为普及，它的设计者将其非官方名称缩短为 Coupleux-Givelet 合成器；顺便说一句，这是第一次将乐器称为“合成器”。

随着美国工程师 Harry F. Olson 和 Herbert Belar 设计的 RCA 电子音乐合成器 Mark I 的问世，这个术语于 1956 年被正式引入。其双声部声音生成系统由 12 个音叉组成，它们由电磁方式激发。该乐器能提供在那时相对复杂的信号处理选项。可以通过扩音器来监视声音发生器的输出信号，令人惊喜的是，可以直接录制两份录音！由一个发动机同时为 Mark 1 的唱盘和控制设备提供动力。合成器由插入一卷纸带中的信息控制，这样就可以实际实现连续不断的音高、音量、音色和包络自动化操作。它就像听起来的那样结构复杂，处理并不是遥不可及的梦想，但自发演奏却是不可能的。

第一个电压控制合成器
除 Telharmonium（推出于热离子管问世之前）之外，现代合成器的这些前身都基于电子管电路。这使得这些乐器相对不那么灵敏，而且不稳定。在 1947/48 年晶体管问世之后不久，更稳定、更小、更便于携带的乐器使开始进入市场。

在 1963 年末，美国发明家 R. A. (Bob) Moog 遇到了作曲家 Herbert Deutsch，后者激发了 Moog 的灵感，他在 1964 年将电压控制振荡器和放大器模块与键盘相结合，设计出了电压控制合成器的第一个原型。与德国音乐家的合作激发了 Moog 扩展其模块范围并将这些模块合并到整个系统中的动力。但是直到 1967 年，Moog 才真正将其丰富多样的混合符合系统称作合成器。

Moog 所取得的成就一传十，十传百，他总是喜欢从客户那里寻求反馈，以便为他的系列产品添加更多的模块。Moog 的乐器为 Wendy Carlos 发行的 LP“Switched-On Bach”(1968) 助有一臂之力。录音运用了 Moog 的模化合成器，同时还是最早的商业多轨道录音之一。该专辑的成功将合成器推向了广大听众，并让人们提起该乐器就会想到 Moog 的名字。想要将通过合成器实现的新声音转变为资本，并向 Carlos 所取得的商业成功看齐，许多制片商、制作人和音乐家都购买了 Moog 模化合成器。1969 年，Moog 的制作机构中 42 名雇员每周制造出两到三个完整的模化系统。

自己进行工作时，工程师 Donald Buchla 想到并实施了模化电压控制合成器的概念 这与 Moog 的版本不谋而合。Buchla 也通过与用户合作，设计了他的第一个乐器。他第一个合成器的灵感源于旧金山磁带音乐中心的作曲家 Morton Subotnik 和 amon Sender。虽然他早在 1963 年就开始致力于设计此乐器，但直到 1966 年才公诸于世。经过专门设计，Buchla 的乐器主要迎合了学术界和前卫音乐家的需要，因此他们不再关注并称赞 Moog 的合成器。

压缩实惠
这些早期的电压控制合成器是模化的。一个（或若干个）底架支撑着电源和实际的模块。在模块的输入和输出必须通过一团跳线相互连线后，合成器才能真正生成声音。建立这些连接本身就不是一件易事，并且要获取有用的模块设置需要大量的专业知识。

Moog 意识到，对于普通的音乐家来说，这些模化合成器太复杂太昂贵，如果通过传统的音乐零售商进行销售，可能会失败。1969 年，Moog 与工程师 Jim Scott、Bill Hemsath 和 Chad Hunt 一起合作设计了一种压缩、便携、经济实惠且易于使用的合成器。构建了三个原型之后，于 1970 年的夏季推出了 Minimoog Model D。

与之前的模化合成器不同，演奏者不需要（也不能）连接他们认为合适的 Minimoog 模块。所有模块的连接电路在出厂时就已经硬连线好。模块的类型和数目也是固定的。这大大简化了制造过程，也极大地削减了成本。随着一些主要的市场营销活动，Minimoog 取得了巨大的成功。在不改变其基本设计的情况下，截止到 1981 年，Minimoog 在全世界一共售出 13,000 台。

储存和复音
但是，客户并不完全满足于此。虽然音乐家要弹奏合成器不再需要为无数的跳线而大费周章，但是在进行从一种声音切换到另一种声音这种简单的操作时，他们仍然需要处理大量旋钮和开关。此外，键盘乐器演奏者对在合成器上弹奏单音旋律线感到厌倦，他们想要演奏和弦。虽然早在 1970 年就推出了连接两个单音合成器的双声部键盘，但仍不能满足客户的需要。

为了满足这些需求，在合成器的设计中产生了两种思想流派。一种方法要求为键盘上的每个键分配独立的单音合成器。为此，设计师们在合成器技术中融入了电子风琴的设计理念。虽然这样的乐器完全支持复音（可以同时听到键盘上的所有音符），但是作为一个真正的合成器，它在控制选项上的功能却不够丰富多样。Moog Polymoog 于 1975 年发布了第一款具有此设计类型的全复音合成器。它最初由 David Luce 设计，拥有 71 个力度敏感的受力键盘。

在第二种生成复音声音（实际上是半复音）的方法中，按下键时，会为合成器仅分配一个键。早在 1973 年，美国公司 E-MU Systems 就引入了模化键盘系统 4050 系列（Modular Keyboard System Series 4050），这种数码键盘可连接到多达 10 个单音合成器，从而产生十声部复音。此方法的问题显而易见：很少有人拥有十台合成器，并且在编制和设定新声音上所花费的时间和精力也非常大。数码内存仍然有待开发，同时，随着半复音合成器的发展，它所要求的质量只有数码键盘能够提供。

同样的前提条件（数码工程）最终促进了允许储存声音的合成器的诞生。在没有享受到数码技术带来的益处之前，早期人们尝试储存声音的解决方案中，很多都不易操作。例如，对于每个“内存”插槽，可进行模拟编程的合成器需要具有所有乐器控制元素的专用行！在这种情况下，一个选择器开关访问多个相同控制面板中的一个，并将其连接到声音发生器。

具有此类储存插槽的第一款合成器是 Yamaha 于 1975 年发行的 GX1。系统的储存插槽的控制元素非常小，只能通过珠宝匠使用的螺丝刀和复杂的工具（称为编程器和比较器）进行调整。

直至 1978 年，这个问题才得以圆满解决。美国公司 Sequential Circuits 推出的五声部复音 Prophet-5 是世界上第一台具有全局储存设备的合成器。五个板载单音合成器的所有设置都储存在内存插槽（初次发布的型号中有 40 个）中。此外，所有五个合成器共享一个用户界面，这极大地简化了操作。虽然此乐器最初的价格异常昂贵，但它仍然广受欢迎，截止到 1985 年，大约制造了 8000 台。除了其通过数码方式进行操作的复音和内存外，Prophet-5 的成功还应归功于其模拟声音生成系统出色的质量。

数码合成器
即使是具有多种复音、内存和完全数码声音生成系统的现代数码合成器也遵循此半复音方法。但是，这些乐器能生成的声部数量不再依赖于内建的单音合成器的数量。相反，复音完全取决于运行它们的电脑的性能。

通过以下示例可以完美阐述数码领域的突破性发展。完全通过电脑来模拟声音生成的第一个程序是 Music I，由美国程序设计员 Max Mathew 设计。发明于 1957 年，它在极其昂贵的 IBM 704 通用大型计算机上运行。不值一提的是，它只有能够计算三角波这一点值得称颂，而且还不能实时进行。

没有实时性能也是早期数码技术在商业合成器中只用于控制（和储存）这一目的的原因所在。1971 年，数码控制电路通过数码音序器首次呈现在世人面前，英国公司 EMS 推出的 Synthi 100 模化合成器（所有其他模拟合成器）中包含此数码音序器。Synthi 100 音序器总共拥有多达 256 个事件，其价格也不是一般的音乐家所能承受的。

不断提高的处理器性能使其能够将数码技术集成到声音生成引擎的部件中。Rocky Mountain Instruments (RMI) 制造的单音泛音合成器是第一个具有此功能的乐器。此合成器拥有两个数码振荡器，结合了模拟滤波器和放大器电路。

New England Digital Corporation (NED) 于 1976 年引入的 Synclavier 是第一个具有完全数码声音生成功能的合成器。诸如 Synclavier 等乐器基于专用处理器，必须要其制造商才能进行开发。这种开发成本使得很少有人能负担 Synclavier 的投资。

有一种替代解决方案就是使用第三方电脑处理器制造商提供的通用处理器。专用于乘法和累积操作（常见于音频处理任务中）的这些处理器称为数码信号处理器 (DSP)。1990 年推出的 Peavey DPM-3 完全基于标准 DSP 的商用合成器。此乐器为 16 分音符复音并主要基于三个 Motorola 56001 DSP。它具有集成的音序器和基于样本的减法合成功能，以及出厂预置和可用户定义的样本。

另一种解决方案是将合成器设计为电脑外围设备，而不是独立设置。20 世纪 80 年代初，个人电脑愈加普及，使得此方案在商业上变得可行。Passport Soundchaser 和 Syntauri alphaSyntauri 就是此理念的第一批示例。两个系统都包含处理器卡和连接到该卡的标准音乐键盘。处理器卡插入到 Apple II 电脑中。通过 Apple 键盘和监视器来编制合成器。它们是复音的，拥有可编排的波形、包络和音序器。自 1989 年大量引入以来，如今的声卡都遵循此理念。

借助如今电脑的不断提高的处理能力，合成器的下一次革命性跨越就是软件合成器，它在主机电脑上作为应用程序运行。

如今，声卡（内建的音频硬件）仅用于音频输入和输出。声音生成、效果处理、录制和音序处理的实际过程由电脑的 CPU 执行（使用 Logic Pro 软件和乐器合集）。