現代電子音樂、合成器與半導體科技、頻率調製、電子學

2021-01-07 電子音樂資訊

在前面的文章中,筆者為大家介紹了減法合成器的合成原理。筆者曾述道,在減法合成器的基礎上,可以類比地去學習其它類型的合成器、合成技術。那麼本篇文章,筆者會在前面幾篇文章的基礎上,向各位介紹其它的調製方法(純乾貨還將連環輸出)。

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FM: FM全稱為"Frequency Modulation"(頻率調製)。FM形式的合成器最早是由斯坦福的John Chowning教授在20世紀70年代早期發明的。1980年因為半導體科技的突破以及普及化,使得採用半導體科技的電器產品變得無所不在。

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許多大學也因此開始納入跟半導體有關的考題。遊戲公司所推出的電玩產品多半都依賴半導體科技。至於半導體科技對聲音合成技術的貢獻可以追溯到1973年,當Yamaha買下了史丹福大學運用半導體科技所研發出來的FM數字發聲器的獨家專利後來Yamaha深化了他的設計,將FM類型的合成器推向了大眾的眼前。

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與模擬合成器不同,FM合成器使用操作器(Operator)發聲,它與模擬合成器中的振蕩器(OSC)很相似,但只能產生簡單的正弦波(Sin Wave)。聲音由第一臺操作器的輸出調製第二臺操作器的音高而產生,因此也就帶來了諧波。

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與模擬合成器一樣,每種FM音色至少需要兩個振蕩器來產生最基本的聲音,但由於FM合成只是用正弦波,因此一組載波器和調製器產生的音色往往不是很豐富。

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為了改進這一點FM合成器提供了多個能夠以各種方式相互控制和連接的操作器。很多連結方式無法製作出音樂化的音色,因此解決這個問題的各種算法應運而生。

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比如說,某種算法應運而生。這些算法是以調製器和載波器的路由組合存在。比如說,某種算法可能包括一個調製載波器的調製器,這個組合又反過來調製其它的載波器並產生出整個音色。接下來利用與模擬合成器的減法合成相同的LFO、濾波器和包絡,所得到的音色就可以進行下一步塑形和調整。

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這就意味這用模擬合成器的兩個振蕩器也可以效仿FM合成,其中一個正當其做調製而另一個做載波。當按下琴鍵時,兩個振蕩器都會根據音符的音高頻率產生各自相應的波形。

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如果將一臺振蕩器的輸出饋送給第二臺振蕩器的調製輸入並繼續演奏,那麼兩臺振蕩器在各自的輸出音符的同時,第二臺振蕩器的音高會根據第一臺振蕩器的頻率改變,這就形成了最基本的FM合成器。

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儘管在效果上是FM合成,但在模擬合成器中這種合成方式被稱為「交叉調製」(Cross Modulation)。由於FM本身的特性,很多音色比較偏向金屬化和數位化,特別是與音高容易漂移的模擬合成器的溫暖音色相比。也正是由於FM合成器的數字性,導致它一般用於實時調整的參數較少。未完待續。

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