模拟合成器

模拟合成器主要是由以下三部分组成:

  • VCO:Voltage Controlled Osillator,电压控制振荡器(压控振荡器)
  • VCF:Voltage Controlled Filter,电压控制滤波器(压控滤波器)
  • VCA:Voltage Controlled Amplifier,电压控制滤波器(压控放大器)

VCO

VCO实际就是一个能够产生基本音色的振荡器,在模拟合成器中,这个基本音色实际就是一个固定不变的音色。一个VCO实际上可以产生其中的一种音色,并且这些音色基本都是标准化的,除常见的正弦波以外还有:

  • 锯齿波
    这种声音听起来比较响亮且带有嘶嘶声,它可以有效增加音色的亮度,也可产生动态变化你的滤波移动效果。

  • 方波
    方波有两种,一种是常见的方波。它的声音有点透明状的并且有点像笛声,一般用来制造低频音色。

    • 脉冲波
      通常在模拟合成器上可以通过调节方波的宽度来获得不同程度的脉冲波。它听上去更像是簧片乐器发出的声音,比较薄。

    • 三角波
      三角波和正弦波一样属于最纯净的音色之一,它的音色像长笛

    • 噪声
      噪声主要有两种,一种是白噪声,另一种是粉红噪声。白噪声的随机性比较大,而分工噪声主要是较厚重的嘶嘶声,噪声很适合用来制造打击乐器的音色,以及像大海声或者风声这样的音色。

VCO产生的基本音色可以通过介入一个滤波器来再一次改变音色状态,不同的基本音色可以通过改变滤波器介入的方式,并通过LFO再改变滤波器的工作状态,从而获得丰富多彩的声音。

VCF

VCO能够产生一个音色,但这个音色的频率状态却需要VCF来实现。滤波器的主要任务是对VCO产生的音色在频率上进行修改,如果这一修改是动态变化的或者说可以被实时控制的,那么它的音色就会显得多变而不单一。滤波器主要分为三种:低通(Low Pass)、高通(Hi )、段通(Band Pass).

  • 低通
    低通滤波器能够将相对较高的频率部分过滤掉,而让先对较低的频率部分通过。

  • 高通
    和低通滤波器相仿,它滤除了低频而让高频通过。

  • 段通
    它允许摸个选定频率宽度(通常称为频段)内的部分通过,而这一范围以外的频率波分被滤除。这种滤波器能够产生类似AM收音机或对讲机这样的薄而窄的声音效果。

大部分模拟合成器,如何界定相对高频还是低频是通过一个相对量来实现的。一般情况,模拟器合成器本身对滤波器的工作频宽范围有个限定,在这一范围内允许使用者来调节一个高低比例。它由两个不同的参数来实现:截止频率(Cut off Frequency)共鸣量(Resonance).

  • 截止频率
    它决定滤波器从一个声音的哪个频率开始起作用。例如低通滤波器的截止频率以上部分会被滤除,而这一频率以下部分则不受影响。

  • 共鸣量
    它的本质是滤波器输出信号后又返回到输入端的量,从而加强在截止频率周围那部分频率的强度。

VCA

VCA是一个信号放大器,它用来控制已经完成的声音的输出音量,但实际上它的作用不限于此。电压能用来控制VCO和VCF,并且VCF可以收到包络的控制,从而获得不同的音色状态。既如此,我们就可以用它来控制这个信号放大单元,从而控制声音放大的过程。如何自然产生的声音都有一个音量变化的过程,由此我们得以将沈阳的变化过程量化为ADSR四个阶段。这是VCA的真正作用,通过它,我们可以随意控制一个VCO和VCF已经完成的声音的“生命历程”。

ADSR

包络控制不仅在合成器中处处可见,并且在其他的效果和编辑工具我们也经常使用。声音从可以被听到一直到它小时的这个像“生命历程”一般的过程中,可以被总结为4个阶段:Attack(起始上升)、Decay(衰减)、Suatain(延续保持)、Release(释放)。
包络本身并不能产生任何声音,但它能控制一个声音的变化、衰减及运行状态。在模拟合成器里,包络发生器的本质是向VCF和VCA发送动态变化的电压,从而控制沈阳的外形轮廓。

  • Attack 时间
    这是声音起始时间并且音量上升的阶段,上升越慢听到的音头就越软,甚至更慢的话就变成我们常用的“弱起”。另一个角度理解,Attack就是描述一个声音以多块的速度上升到最高音量点。

  • Decay 时间
    当一个声音上升到一个最高点后,就呈现下降的趋势,这段时间称为Decay(衰减时间)。实际上,绝大部分声音在这段时间的音量下降是暂时的,甚至我们有理由认为这段时间的音量下降是因为人耳的听觉在作怪。另一个角度理解,Decay就是描述声音以多快速度衰减到延续段音量。

  • Sustain 电平
    当声音从最高音量点开始衰减,到一定程度后开始维持一个相对稳定的阶段。它可能是完全稳定,也可能略有下降或上升,也可能时而上升时而下降。这里的稳定是指,在这段时间,声音会处于一个相对有规律的状态。
    如果Sustain音量与attack的峰值相等,那就以为这decay段听不到。但如果Decay段直接下降到最低音量,那么Sustain段就听不到了。

  • Release 时间
    声音产生结束会留下声音的残余部分(混声、回声等)。这一阶段就称为Release段。在这段时间,声音本身已经不再产生,但还是有自然段额结束部分,Release描述了这个声音在不反声后以多块的速度从Sustain段音量开始下降并消失。
    如果Sustain段音量以及是持续下降并且到最低点,那么Release段也就灭有声音了。

在模拟合成器中,包络发生器的作用就是产生并且输出这种变化趋势的电压。从而实现接入和控制VCF与VCA工作状态的目的。

LFO

LFO(低频振荡器)是任何一个模拟合成器中都会出现的东西。它所产生的声音信号频率非常低,基本在1/60Hz(每分钟一次周期循环)到10Hz这样的范围内,并且通常是一个正弦波或者一个三角波的形式,但现代很多数字合成器能够提供更多 的波形供选择。从频率上看,它并不是用来产生一个能够让你听到的声音的部件,但是它能影响其他部件产生的声音。

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