學電腦音樂製作,先從音頻基礎說起

2020-12-12 涵子之聲

很多音樂製作學員來我這裡一開始就著急裝工作站、裝音源、裝效果器,趕緊實操。這種積極的精神是很好的,起碼是希望自己早日學成,出作品。但如果很多基礎的知識沒有掌握就實戰做音樂,是很容易事倍功半得,反之如果掌握好基礎,再學習就會事半功倍。

音頻在音樂製作中是非常重要的。現在的音樂製作已經完全不再是像從前那樣只擺弄MIDI音符了,好的混音和母帶處理起的作用是非常巨大的。今天,我就來講講音頻的基礎知識,從最基本的知識說起,詳細談一下「聲音」的概念。

聲音,它究竟是什麼?可能大家都知道,聲音是振動產生的。比如你敲一下桌子,它振動發出聲音。撥動吉他的琴弦,吉他就發出聲音。不過,僅僅振動也是產生不了聲音的。大概我們都記得在學校曾做過一個試驗,把一個鬧鐘放在一個玻璃罐子裡,抽掉罐子裡的空氣,無論那個鬧鐘怎麼振動,也是根本沒有聲音的。因為聲音是要靠介質來傳遞的,比如空氣。比如看電影,戰士耳朵貼著鐵軌就能聽出火車是否快來了,就是因為聲音通過鐵軌傳播。所以說,聲音是一種波,通常我們叫它聲波。聲波傳進人的耳朵,使人耳中的鼓膜振動,觸動聽覺神經,人才感覺到了聲音。

基本樂理中講過,聲音分為樂音和噪音。它們的區別是什麼呢?樂音振動得比較有規則,所以有固定音高。而噪音的振動是毫無規則的,無法形成音高。製作音樂,可並不是只和樂音打交道,噪音也是很常用的。

我們身邊的聲音類型實在是太多了,各種各樣的聲音都是截然不同。鋼琴的聲音和大鼓的聲音截然不同,風鈴的聲音和打鐵的聲音截然不同……其實都是振動,但只因為它們振動得不一樣,所以就產生了不一樣的聲音。

聲音有四個要素:音高、長短、強弱和音色。

一、我們首先來說說音高。

為什麼鋼琴被譽為樂器之王呢?很重要的一點就是它的音域最廣。88個鍵對應88個音,每個音都不一樣。我們音樂常用的音高基本都能包括。掀開鋼琴蓋可以看到鋼琴的弦是由粗到細,不一樣的。由於粗細不同,弦的振動頻率也就不同。很顯然粗的弦就不如細的振動得快。音高不同的產生,就是由于振動的頻率不同。頻率越高,音高就越高。

聲音頻率的單位是赫茲,英文簡寫為Hz。赫茲 (1857-1894),是德國物理學家,他發現了電磁波,為了紀念他,人們用它的名字來做為頻率的單位。

一赫茲是什麼概念呢,呵呵,就是一秒鐘振動一次。那麼440Hz呢,當然就是每秒振動440次。這個聲音就是音樂中的標準A音,是樂器定音的標準。而鋼琴中央C的頻率則是261.63Hz。

人的耳朵能夠聽到的範圍,是20Hz到20000Hz。這個範圍內的聲音是人類能夠聽到的聲音。低於這個頻率範圍的聲音叫次聲波,這種聲音能使人頭暈眼花,甚至可以用來製作殺人武器。而高於這個頻率範圍的聲音叫做超聲波,這個可能大家都比較熟悉了。蝙蝠、海豚都是可以發出超聲波的。我們的音樂,當然也都在人耳可聽到的範圍之內。

在音樂製作中我們必備的頻譜儀軟體,其很重要的一個作用就是用來觀看從20赫茲到20000赫茲之間各個頻段的聲音分布情況。我的混音和母帶處理課程中有詳細的關於頻譜儀的使用

我們混音主講的Waves效果器中的頻譜儀

二、接下來說說強弱也可以理解為音量。音量的概念很好理解,就是「響不響」。音量由聲波的振幅決定。什麼叫「振幅」呢?這也不是啥黑話,顧名思義就是振動的幅度。你可以觀察一下吉他的琴弦,輕輕撥動琴弦發出小的聲音。再狠狠撥動琴弦發出強的聲音,看看琴弦的振動幅度,是不是聲音越大,振動的幅度也就越大?哈就是這樣。在振動或振蕩過程中,振動的物理量偏離中心值的最大值,叫做振幅。

振幅越大,聲壓越高,聲音聽起來也就越響。聲音的大小有個單位,這就是分貝。英文簡寫為dB。人耳可不是儀器,對聲音強弱的辨別是一種模糊概念。一般來講,3分貝內的音量變化,一般人是察覺不出來的。當然,耳朵很好的音樂家或者聲學工作者還是可以辨別幾個分貝的音量變化的。也許你可以在很多設備和軟體上看到增加幾dB或者減少幾dB這樣的控制鍵,就是這個原理。用這個音量差來衡量聲音的變化。

三、長短就更好理解了。聲音發出的時間長短。你敲一下桌子時短促的聲音只有不到一秒鐘。大家回想一下,而火警的警報聲是多長時間。

最後要說的就是音色了。就是不同物質發出的聲音不同。同樣一句話你閉上眼聽,你A朋友和B朋友都說給你。你能分出誰是誰。同樣是標準音A,振動頻率都是440Hz,但鋼琴和吉他的聲音相差有多遠!即使都是鋼琴,國內雜牌的和進口名牌的,音質相差也是非常大,我們在做電腦音樂的時候,要面對各種各樣的音色,同樣是A,同樣的振動頻率,音色則千變萬化!這究竟是怎麼回事?不是振動頻率都一樣嗎?怎麼會聲音不一樣呢?

呵呵,音質的不同,是由於頻譜特性和包絡的不同而造成的。這要從波的構成說起。我們多次說到正弦波,正弦波是什麼?它是最純的波,是構成一切波的基礎。也就是簡諧運動所產生的波。它的波形是正弦函數的曲線波形,正弦函數是初中課本裡的知識,大家應該都知道吧!就是這樣的曲線啦:

正弦波的曲線

知道簡諧運動是如何產生正弦波的了。圖來。

彈簧的簡諧運動

單擺的簡諧運動

呵呵就是這個原理。這就是最純的波。可惜,我們身邊的聲音可並不都是正弦波,而是包括了各種各樣的高頻成分,這些成分就叫做諧波,也就是諧波分量。我們還是說那個標準音A,它的頻率是440Hz,但這個頻率是指基頻的頻率,而並不是這個音裡包含的所有頻率。下面的圖是鋼琴的A音放大之後的波形,我們可以看到這個波比正弦波要複雜得多。

鋼琴標準A音的立體聲波形

諧波其實仍然是由正弦波構成的,它可以分解為多個頻率和振幅各不相同的正弦波。這就是著名的「傅立葉定律」。其實就是說,在有限頻譜內無論多麼複雜的波形,都是由非常多的不同頻率振幅的正弦波疊加而成。不同的疊加方式就可以組合成各種複雜的波形,合成器正是根據這個原理髮明的。

為什麼管弦樂隊發出的聲音表現力那麼強?正是因為不同的聲音疊在一起的時候就會產生新的音色。比如一支單簧管和一支英國管在一起吹就形成一種新的聲音色彩,這也是人的非線形聽覺特性所決定的。從這個道理來講,我們就可以看出配器的重要性,不同的樂器的不同疊加,其可能性是千變萬化的。從而造就出千變萬化的音樂色彩。

另外改變聲音的包絡也可以改變音色,其實也就不同的聲音波形都是有自己的特性的。比如鋼琴的聲音都是有一個音頭的:「當——」然後逐漸衰減。而弦樂就不是。看下面兩個波形的樣子就可以很清楚地看到它們的不同。

鋼琴的波形和弦樂的波形

如果我用音頻軟體裡的淡入曲線把鋼琴的音頭給它去掉,做淡入效果。那麼,你再聽聽,你還能聽出它是鋼琴麼?

Cubase中的淡入曲線

所以在合成器裡,改變聲音本身的包絡也是調音色的重要手段。

好,就先講到這裡。我這次主要講了有關聲音的最基礎知識。這些東西看似用處不大,但實際上卻是最基本的一些概念,這些概念,就像蓋樓的地基一樣很重要。於我們以後接觸合成器、採樣器以及音頻編輯軟體和音頻效果器,尤其是濾波類效果器,都是很有用的理論基礎。

東涵宏韻藝術,涵子之聲

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