我們在學過上一節的信號流程後,開始深入每一個模塊進行細緻的研究了。
OSC是軟樂器的心臟,如果原始信號素質太差,後期處理和美化就會很費勁。相反的,如果原始信號的素質很棒,後期幾乎都不需要太多的處理,Minimoog是這方面最好的例子。Minimoog的處理單元極為簡單,但是由於Minimoog的3個OSC可以產生極佳的原始波形,使得這個簡單的軟樂器發出的聲音,其他任何軟樂器都無法加以複製。這些波形是Minimoog的核心技術。
目前普遍被使用的OSC技術主要有3個類別:FM方式、加法方式和採樣方式。
FM方式
FM是Frequency Modulation(頻率調製)的縮寫。FM技術就是用一個波形去調製另一個波形的頻率,從而改變這個波形的頻率特徵。
收音機裡的FM頻段就是同一種技術手段,但是收音機使用的頻率很高,一般在100MHz左右,而且是人耳聽不到的無線電信號。
軟樂器裡使用的FM技術是在人耳能聽到的聲波頻段,也就是20Hz到20kHz。
Operator提供FM和加法兩種方式來合成新的波形。我們先來看FM方式。
在Operator的算法表中選擇第一個模式:
這個算法表明的是Operator中的4個OSC之間的關係。我們選中的第一個算法表示的是,B對A進行FM調製,C對B進行FM調製,D對C進行FM調製。
先關注B對A的FM調製。
按住鍵盤上的某一個音,然後將B的Level慢慢推起來。推到-10db:
我們會聽到OSC A原本灰濛濛的正弦波開始變的明亮了。我們在Audio軌裡錄製當前的波形(錄製方法參見第一天),A的正弦波被B的正弦波進行了FM調製後,新的波形變成了這樣:
注意,B的Level在FM方式下表示B對A的FM調製量。A的Level是音量.
這裡需要你區別一個概念,就是FM裡的「調製」和我們前面所說的調製源對調製目標的「調製」不是同一個回事,它們的工作原理完全不同,但是糟糕的是英語和漢語中它們卻都使用相同的單詞。
我們將B的Level調小一點,然後再次錄製到Audio軌:
現在B的Level是-20db。B對A的FM調製量變小後,A的波形發生了很大的變化。
我不建議你仔細去研究FM的工作原理,這會涉及複雜的數學內容。每一個使用FM模式的軟樂器都有各自獨特的FM算法,而且絕不會有哪個公司會公開這些算法,因為這是他們的技術機密。所以你即便想去研究也是不可能的。
和我們學習波形時一樣,你關注的重點應該是,FM調製所造成的聲音的特徵。上面錄製波形的試驗是一個很有趣的方法來直觀地理解FM所產生的效果,但是你學習使用FM模式時更多的應當是用耳朵去聽,而不是把聲音錄製下來去「看」。你可以試著把C和D的Level都推起來,聽一聽增加了更多的FM調製後,聲音發生了什麼樣的變化。多作一點試驗,很快你就會對FM調製所能製造的聲音特徵有一個基本的瞭解。
由於每一個OSC都帶有很多的參數,所以試著瞭解FM調製的聲音特徵會花費你很多時間,但由於FM模式是當今最主要的聲音合成方式,所以多花一點時間也是很值得的。
加法方式
加法方式就是,把若干個波形疊加到一起,形成一個新的波形。
在Operator的算法表中選擇最後一個算法:
這個算法表示,4個OSC的波形平行輸出,沒有FM調製關係,是一個純粹的加法合成模式。
現在把B的Level設置為0db(在加法模式下,每一個OSC的Level都是音量)。彈奏C3,我們聽到的聲音還是正弦波,聲音特徵的變化僅僅是音量變大了一點。
我們可以用錄音試驗來驗證一下加法合成的結果。
先把B的Level調到最小,然後錄製C3到Audio軌:
然後把B的Level調到0db,然後也錄製C3到Audio軌:
區別在於波形的振幅,這個振幅決定音量。兩個完全相同的正弦波疊加後,還是正弦波,但是振幅變大了。
加法合成的結果也會涉及複雜的數學內容,雖然比起FM來說要簡單很多,但是也沒有任何必要去進行仔細的研究。你關注的重點依然是加法合成的聲音特徵。比如A選擇正弦波,B選擇鋸齒波,看看這兩個波形疊加後會形成什麼樣的聲音。
關於加法合成我們再來作一個有趣的小試驗。將A和B都設置為正弦波,音量都推到0db。然後把B的Phase參數設置為50%:
彈奏,沒有聲音了。
Phase這個參數表示波形的偏移量。偏移50%後,B的正弦波就和A的正弦波正好反相了,所以聲音發生正負抵消,就沒有任何聲音輸出了。
看下面的圖:
Operator的算法表中提供了多種算法,這些算法除了第一個(純粹的FM模式),和最後一個(純粹的加法模式)之外,其他的都是FM和加法混合模式。
觀看視頻Video 5.1.mov瞭解FM和加法合成。
採樣方式
軟樂器在聲音合成方面最大的突破應該是採樣的應用。硬件合成器也可以使用採樣,但是採樣容量受到存儲手段的極大摯肘。但是軟樂器借助硬盤存儲數據的方便性,在使用採樣時幾乎無所顧忌。所以導致了這種方式的大幅度進步。
採樣是錄製好的音頻片段。
採樣方式和前面兩種方式唯一的不同是,使用採樣的OSC不用自己生成波形,波形直接來自採樣文件。因此採樣的素質就決定了OSC產生的原始波形的素質。
採樣方式現在最常見的用途是模擬物理樂器,並且形成了兩個主要的分類。一個是復合採樣器,用來模擬各種物理樂器或者使用採樣製造新的音色。另一個是專門採樣器,用來模擬特定的物理樂器,比如鼓、鋼琴、貝斯、吉他、絃樂等等。
不管是哪一種,工作原理都是一樣的:用採樣製造原始波形,然後用濾波器和效果器進行處理,其間增加若干調製源進行麗化。
所以我們就可以把採樣方式僅僅看作是OSC工作方式的一個類型。
這也是目前軟樂器發展的一個趨勢,不再有明確的界限來劃分某一個軟樂器是FM合成器,或加法合成器、或採樣方式。所有的軟樂器都開始在OSC部分使用人類已知的所有的合成方式,盡可能地豐富聲音合成的手段,以便合成出更豐富的原始波形,比如Absynth4的OSC就同時使用這3種方式。
在說到合成方式的分類時,有一個概念要特別說明一下,就是「減法合成」。所謂減法合成和加法合成正好相反,是從原始波形中去除一些頻率,從而得到一個新的波形。你會說,這不就是濾波器的作用嗎?完全正確,所謂減法合成就是在OSC後面用濾波器去除特定的頻率。
但是我們已經將濾波器當作是軟樂器中必然使用的模塊,所以可以說現在的軟樂器都在使用減法合成方式。正如剛才所說,明確的界限已經不存在了。只要是能用來加工聲音的手段,所有的軟樂器都會去使用。
- Frequency Modulation=頻率調製。縮寫形勢:FM。
- dB=分貝。本身就是縮寫形式。這是用於表示音量提升或衰減的專門單位。0dB表示音量沒有衰減也沒有提升,負值表示衰減,但我不建議你去瞭解其具體含義,最好還是多依靠感覺。-inf dB表示音量衰減至負無窮大,也就是衰減沒了,什麼都聽不到。正值表示提升。特別注意,0dB並不是表示沒有聲音,不要被這個「0」給搞迷糊了。dB的用途有3個:
- 1、用來表示聲音的強度,也就是音量。我們經常聽說的「什麼什麼噪音的音量超過100dB」,就是用dB來表示聲音的實際能量。但是這個單位的實際意義比較複雜,就不介紹了。
- 2、用來表示對當前信號強度的增量或減量。你可以在很多用來設定音量的參數上看到dB這個單位。這些參數都是用來增加或減少音量的。大於0dB表示增加音量,小於則表示減小音量。特別注意,當把音量旋鈕調整到最小時,音量就消失了,但是這時的數值不是0,而是-inf dB。
- 3、音量推子上看到的電平dB,0dB表示音量到達不失真的峰值,如果高於0dB那麼聲音就失真了。(在Live這樣的音序器軟件中允許音量超過0dB而繼續進行不失真運算,也就是虛擬的數字運算,但是僅限於Live裡的聲軌。當聲音輸出到總通道的時候,如果信號大於0dB,那就表示已經失真了)
- Sample=採樣。沒有縮寫形式。
- Polyphony=復音。縮寫形式Poly。復音是指一個軟樂器能同時發出的音符數量。
- Voices=發音數。和Polyphony的含義一樣。
- Tune=音調。沒有縮寫形式。
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