滤波器类型和特性

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首先让我们来梳理一下基本的滤波器类型和特性吧。低通（low pass）滤波器是合成器中最常见的滤波器类型。正如它的名字一样，它只让低于它设定的频率通过，通常可以用来滤掉粗糙的高频。高通（high pass）滤波器功能相反，只让高于设定的频率通过，滤掉模糊的声音。结合一个高通滤波器和一个低通滤波器，你可以得到一个带通滤波器（band pass或者notch filter）。带通滤波器只允许一个相对较窄的频率通过。而咖啡滤波器（coffee filter），则会分离你的咖啡豆和咖啡（我只是试试你是否在专心看）。

市面上还有一种更罕见神奇的全通滤波器（all pass filter）。如果所有东西都能通过，那么它到底滤过了什么？尽管所有的信号都通过了，但是信号的相位会发生改变，最后与原始信号进行混合。在滤波器的cut off点，相位会进行90度的反转。这种相位抵消可以得到一种类似于phaser或者flanger的声音。类似的，梳状滤波，phaser、flanger和chorus真正的声音，是通过原始信号和稍微延迟的信号混合发生相位抵消得到的结果。Delay的长度会影响相位抵消发生的位置。改变delay time的参数就能得到类似喷射机的swishy效果。

截止频率（Cut off frequency）指的是在频谱上滤波开始发生作用的位置。共鸣（Resonance）是在截止频率上对频点进行强调的一种反馈叠加。有时候，滤波器的Resonance会标记成Q，Quality的缩写。有些情况下，增加Resonance会在共振峰附近造成下降。有的滤波器可以在很高的Resonance设定下，不需要任何输入信号就能制造足够的反馈。这种可以叫做self oscillating滤波器（自震荡），因为它们完全可以当作一个正弦波振荡器。

滤波器pole的数量，或者说slope可以决定滤波曲线的斜率，影响截止频率前后的滤波大小变化。每一个pole代表每个八度衰减6db，所以一个4 pole滤波器可以每个八度衰减24db。

大部分合成器爱好者都会熟悉以上滤波器，他们也知道不同合成器上的低通滤波器之间会有多大的区别，甚至同一型号不同版本的滤波器之间的区别他们也能分辨出来。现在我们也知道了，那么接下来让我们看看这些滤波器之间的不同构造吧。

Transistor Ladder Filter


我们先从Robert Moog的专利设计开始吧，它不仅仅为moog的传奇合成器带来了巨大的成功，而且它还改变了整个合成器的市场。那个时候晶体管还是相当新的技术，Moog发现通过使用晶体管，他可以更简单地通过电压控制滤波器的截止频率。在这之前，需要用大量的昂为的电阻网络来实现，同时还很难控制。Moog的发明同时带来了一种好听的失真，带来了现在人们在Moog滤波器上追求的那种温暖有弹性的声音。

随着1971年推出的Minimoog Model D，合成器现在体积变得更小，价格也变得更加亲民。Moog在66年申请的专利，在69年获得批准，但是这并不能阻止罗兰和ARP在他们的合成器中使用这种设计。Roland SH-2000用了同样的Transistor Ladder电路，还有SH3a。ARP也在它们的2600s和Odysseys上使用了Moog风格的滤波器，直到1976年Moog采取法律措施。

Diode Ladder Filter



EMS VCS3 Putney 是最早使用 Diode Ladder 滤波器的合成器之一。讽刺的是，这种声音后来造就了Roland TB-303的声音

EMS采用了Moog的设计，为了有效避开专利问题，他们开发了Diode Ladder Filter。讽刺的是，采用这种滤波器最出名的声音是Roland的TB-303。Transis ladder设计在电路上隔离了滤波器的每个pole，而diode ladder设计会让每个pole相互之间发生影响。Diode Ladder滤波器市一中更不可预测的，非线性的设计，最后得到了一种现在我们都很喜欢的squelchy的声音。对于TB-303，很多人认为它们用了一种不常见的3-pole 18db/oct的filter的，实际上它采用的是4-pole 24db/oct的滤波器。

Sallen-Key Filter


在70年代晚期，Korg的Mr.Mieda开始使用一种名叫Korg35的小型芯片。最早出现在它们的PS系列复音合成器上，后来应用在MS-10以及早期的MS-20s上，知道它们换成了OTA滤波器。数十年后，这种滤波器在Korg Monotron上再次出现，最后他们将电路图公开到了合成器 modding 社区里。

这份电路图揭秘了Korg35芯片是一种 Sallen-Key 滤波器，一种简单的低成本滤波设计。周围的电路决定了Korg35的滤波行为，比如它现在是高通或者低通，还是说自震荡。最早用在Synthacon上的Steiner Parker滤波器也在Arturia的Brute系列中重生。但是Steiner Parker滤波器可以根据需要，切换滤波模式。

Operational Transconductance Amplifiers (OTA Filters)

随着OTA的逐步完善，它逐渐成为了Transistor ladder filter的主要替代品。OTA可以通过阻抗变化来响应增益变化，从而让它们称为一种非常精确的压控电阻。OTA有更小的内部失真，因为可以得到更平滑的声音。以1969年Roland为首，将CA3080芯片应用到后来的SH-1、SH-5、SH-7以及System 700上。Roland多年来对它们的改进，将 OTA 应用在它们的复音合成器上，比如 Jupiters 和Junos。

Bill Gross 和 Don Sauer为National Semiconductor 研发了LM3600，后来用在了Korg MS20s上。Korg、Doug Curtis 和 Dave Rossum也研发了他们自己的OTA芯片——NJM2069、CEM3320和 SSM2040。众所周知，Curtis filter是Dave Smith和Sequential Circuits声音的很重要一部分，有非常多的合成器使用了Curtis芯片，包括OB-8、Matrix-12还有Oberheim的Xpander。同样的，Dave Rossum是E-Mu的共同创始人，他的芯片也被用在了Korg和很多其他的制造商的产品中。现在他名下有一家自己的公司，继续发挥他的热情和专业技能，为eurorrack改进滤波器和合成器技术。

cnyinpin

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又看到你们的合作了，确实很具地方特se，支持！