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模拟大本营

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1893
#1 02-7-24 15:35

模拟大本营

模拟大本营
                          ——理解“模拟”的真实意义

模拟合成器,现在正开始重新流行,而实际上,现在关于此类型的所有产品已经比真正属于它们的那个时代(Arp,Moog,Buchla)要多多了。
21世纪之初,昨日的技术又开始被重新审视。这篇文章的目的就是帮助你理解模拟合成器的基本概念,并介绍一些关键特性,以让你对模拟合成器有个比较清晰的认识。
模拟这一词汇同共鸣滤波器(Resonant filters),环状调制器(Ring modulators)或者其它广告上所说的“模拟”概念其实无关——电压模拟设备具备这些特点,但是数字设备也同样具备这些。

模拟的定义

让我们来看一下最具代表意义的模拟设备:麦克风。它对空气的压力振动产生相对反应(这就是声音),并对对应的震动发生电子的“压力”(这就是电压)。如果你将空气压力和电压变化随时间而绘制一幅图片的话,你会发现它们各自外观的感觉非常相似。
麦克风输出的电压波动是一种信号,而不是声音。这种信号是原始声音的的电子化符号或者说是模拟。那么这其实就是“模拟”的意思——有什么神秘的地方吗?
无论是由麦克风还是由电子电路而产生的模拟信号,都用来直接表示连续的声音。此情况下电压并不是离散地从一个电平移动到另一个电平,而是表现为无限连续的电平。在模拟的世界里,即使是方波也是连续移动的,方波的又直又棱的边并不是真正的“方”,微观地观察方波的话,你会发现连续移动的边缘。
模拟信号具备两个主要关键特性:1)它们都是连续的;2)它们的参数——频率,振幅,相位等是无限连续不定的。这两个特性使得模拟合成器与数字合成器有着根本的不同。从定义上讲,数字合成器表示数字的信号,并量化为有限的离散的数字,因而其参数值也量化为有限的数值。而离散步子的大小可决定合成器的解析精度,解析度越高,数字合成系统越接近于模拟合成器的某些功能。

无限连续

可以看一下模拟震荡器频率旋钮任意两个位置间的数字属性,它是连续的,那么将两个模拟震荡器的频率调至完全相同是不可能的。
这个意思可以这样来理解。打个比方,震荡器就好象是产生各种音符的钢琴上的钢丝弦。任何一个调音师都知道将两三根弦调至完全相同是不可能的,只能是近似的结果。这种轻微的不和谐可产生振幅或音色的波动,称为跳动(Beating),但是在音乐领域内它却是可以被接受的概念。
正如调节钢琴弦一样,当你把两个模拟震荡器调节一致或者八度关系时,它们便有点“飘离”调子的感觉。即使是最好的模拟震荡器也避免不了这种现象。而数字合成器则可以认为是一个精确的系统时钟。模拟合成震荡器可随着时间随机在频率上升高或降低,也就是说,“跳动”这种现象只要是在真实的模拟合成器上就不可避免,除非两个震荡器之间进行同步或者人工强制稳定。
“跳动”的带有复杂波形的温暖声音是模拟合成器的一大特点,在数字合成器上要获得这种效果,你必须故意使震荡器之间不和谐,最好是带有一点随机的频率变动。
这个概念也适用于滤波器的 Cutoff和Q,信号增益和其它所有参数,如果你想从数字合成器上获得模拟的音色,则需要尽可能的解析精度。制造商们很少会发布他们是如何量化参数值的情况。当你检测一个模拟合成模块时,慢慢地转动旋钮,听一下这种效果。

>>未完待续

1893
#2 02-7-25 12:41
进行控制

控制信号可以影响到模拟合成器的发声。为了理解这个概念,你需要明白什么是“电压控制”(Voltage control:VC)。合成器的模块如电压控制震荡器(VCOs),滤波器(VCFs),放大器(VCAs)都具备一个或更多的“控制信号”输入。变动的电压(信号)应用于模块的控制输入会产生特别的参数——VCOs的频率,VCF的Cutoff频率或者是VCA的振幅——变化的情况都很相似。模拟控制信号和音频信号一样,都是连续的,控制波动的结果参数和控制信号是成一定比率的。
举个振幅波封(Amplitude envelope)的例子。模拟合成器输出连续的变化电压。如果VCA的增益由此波封控制,则其信号也将平滑连续地上升或下降。
而数字控制信号的工作原理就大不一样。再次以波封作为例子。数字波封发生器的功能是以一定周期来产生数字流,这些数字用来“刻画”音频采样的即时瞬间。波峰发生器产生参数值的速率叫做控制速率(Control rate),它通常是音频采样频率的分数,例如,音频采样频率为44,100Hz,则波封发生器的控制速率可能为441Hz,在此种情况下,每隔100次采样便含有一个电平变化。如果控制速率太低,便会有一种“楼梯声”的效果。

调  制

模块合成器由各自具备功能的单元(Module)组成,自由结合,不太受限制。许多著名的模拟合成器(如Moog55和ARP2500)都是模块化的,所以这个名词通常和模拟合成器联系在一起。然而,数字合成器也是可以模块化的。
设计良好的模块合成器,在音频和控制信号间没有电子的或者是逻辑上的区别。模拟模块合成器可以控制其它任何模块的输出。例如,你可以通过键盘电压来“演奏”VCA的增益(模拟合成使用键盘来产生每个音符的不同的连续电压);也可以使用滤波过的粉红噪音发生器输出来控制VCO的波形,或者用反馈循环(Loop)来创造更复杂的控制信号。
现在大多数的硬件合成器的信号流都被预先设定好了。如果你希望得到真实的模块化结构,你可以去试一下现在的一些软件合成器。
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