【翻译】Sound Design Theory 4. 8 types of sound synthesis

2023-08-26 14:26 作者:棱子_Middeo 0人读过 | 我要投稿

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4. 8种类型的声音合成

在上一集里，我们已经看到了通过堆叠2个或更多振荡器可以做的几件事。

尽管叠层（layering）是声音设计中一个非常重要的概念，但用2个振荡器可以做的事情还有很多，可以创造出属于自己的声音。

所以今天我们就来谈谈声音合成（sound synthesis）。声音合成有很多类型，所以我们马上就从第一种类型开始：

加法合成

加法合成（additive synthesis）是通过在声音中加入谐波来创造声音。这可以通过将振荡器堆叠在一起的方式来实现，就像我们上次做的那样。

但大多数时候，我们用正弦波来这么做，由此我们可以一个接一个地添加谐波。

你添加的每个谐波都会改变波形，因为波形取决于谐波含量，反之亦然。所以改变一个也会改变另一个。

你可以在Ableton的operator中做加法合成。在这个区域里，每个竖条都代表泛音列的其中一个谐波。而它们的高度代表音量。

如果你不知道什么是泛音列，现在可能是观看我之前关于谐波和泛音的一集的好时机（本系列的第二章）。那里有一切解释。

因此，如果你只有一次谐波（first harmonic），即基波（fundamental），你就会有一个正弦波。然后，如果你每两个增加一个谐波，就会有更多的方波，如果你增加每个谐波，就开始有更多的锯齿波。

加法合成的有趣之处在于，你可以独立控制每个谐波的音量，所以你可以更灵活地塑造你的声音。

你也可以在Serum中通过点击振荡器部分的铅笔图标进行加法合成。然后，在这个窗口中会同样显示所有这些条形图。你正在创建的波形就有了视觉表现。

在serum中，第一组下面还有第二组条形图（我在这里没有用到）。它用来抵消每个谐波的相位。

减法合成

减法合成（Subtractive synthesis）是以富含谐波的声音为起点，然后用滤波器去掉其中的一些谐波。

有很多不同的滤波器可供选择，我们将在专门的视频中看到它们的作用。但现在你可以记住，减法合成就是用这些滤波器逐渐去除谐波。

举个例子，低通滤波器（low pass filter）会削减声音中的高频。它可以使声音听起来不那么刺耳，或是变得更闷。

而高通滤波器（high pass filter）将削减声音的低频，这对于为声音的其他层留出一些空间很有用。

因此，当你从一个带有大量谐波的声音开始时，减法合成的效果特别好。

举个形式最纯粹的减法合成的例子，你可以从包含所有频率的白噪声开始，然后使用滤波器或均衡器，只让你想要的频率通过。

这里，我的白噪声经过一个梳状滤波器（comb filter），只让泛音列的频率通过。

波表合成

在波表合成器（wavetable synth）中，像Serum或Ableton的wavetables，振荡器被称为表（table），它实际上包含几个波形（waveform）。

然后，你会有一个旋钮来循环它们，并使你的声音变形。

这可以是给你的声音添加运动使它更加有机（organic）的好办法。

将波形与滤波器的开度（opening）或失真的负载（drive）结合起来变化，真的可以使你的声音变得生动。

这很有趣，因为你可以让任何波形变形为任何波形，所以可能性是无限的。

一些像Serum这样的合成器甚至允许你画出自己的波形，或者导入自己的音频采样，它将从中提取波形。

例如，如果我在Serum中导入一个声音，它就会给我所有的波形。然后就可以在振荡器中使用这些波形。

在这些波形中，你可以做一个选择。你可以擦掉其中的一些，你可以只保留其中的一些，如果你在这里只加载了几个不同的波形，你可以在它们之间插入波形，这样你就可以在它们之间平滑过渡。要做到这一点是在morph部分。例如让我们试一下morph spectral。

看，第一个在index 1，第二个在index 256，这意味着实际上有255个不同的波形从一个过渡到另一个。

AM合成

AM是 "振幅调制（amplitude modulation）"的意思。

而信号的振幅基本上是指声音的音量。

振幅调制是指这个音量被调制：音量跟随另一个信号变化。

所以对于AM合成，你实际上需要2个振荡器。一个是声源，提供你能听到的声音，它被称为载波（carrier），另一个是控制第一个振荡器的音量旋钮的，它被称为调制波（modulator）。

因此，例如我们有一个正弦波的振荡器，这是我们的基本声音，即载波。

然后我们有一个LFO，代表 "低频振荡器（low frequency oscillator）"，它也会提供一个正弦波，但非常慢。

如果我们让这个LFO控制第一个振荡器的音量旋钮，它就成为调制波。

在这个速度下，你可以听到声音先大后小，伴随着LFO的振荡。

现在，这没什么大不了的。但是，如果LFO的速度越来越快，它就开始扭曲声音了。当调制波的振荡速度足够快时，它开始扭曲波形本身的形状，并开始在原始信号中增加谐波含量。

它将为原始声音中已经存在的每个谐波增加几个谐波。因此，如果我在载波中加入其他正弦波，我们从2个谐波开始，你就可以看到一系列的谐波被添加到这两者。

改变调制波的振幅或音量，就会改变增加谐波的总体音量。

在这里，你可以对载波和调制波的不同波形进行试验。

值得注意的是，你也可以用一个简单的振荡器来代替这个LFO，用任何波形，因为振荡器和LFO本质上是一个东西，只是LFO的振荡速度更慢。

关于AM合成的最后一件事。你听说过 "环形调制器（ring modulators）"吗？这些是可以使声音更有金属感的设备，听起来有点像铃。

环形调制器的名称来自于早期的模拟设备在进行环形调制时使用了4个二极管，以环形的形式连接在一起。

好吧，环形调制与振幅调制本质上是一样的。唯一的区别是，在环形调制中，只有添加的谐波保留，而载波的原始频率消失了。

而在振幅调制中，增加的谐波和载波的原始频率都会保留。除此以外，它们的工作方式是一样的。

FM合成

FM是频率调制（frequency modulation）的意思，而频率基本上就是你的振荡器的音高。因此，FM合成与AM合成类似，它们都涉及一个载波和一个调制波。

但在调频中，调制器将控制载波的音高。

在同一个例子中，我将把LFO与振荡器的频率连接起来。

你可以听到音高随着LFO上下起伏。

同样地，当LFO的振荡速率上升时，它开始扭曲载波的声音。但是它增加了更多的谐波，有可能创造出更饱满的声音。

这里的FM与AM合成的区别之一是，当你改变调制波的振幅或音量时，也会影响到加入到声音中的谐波含量。不仅是它们的整体音量，而且还有谐波的分布。

现在，这就是FM合成的核心原理。它可以更深入。例如，我们可以在这个调制波之前添加第三个振荡器，由此它的频率也会上升和下降。

因此，如果我把这个振荡器的频率调高，我们可以得到另一种声音。

在这里，你可以添加其他的振荡器，并以许多不同的方式连接它们。

我向你展示这个是因为FM合成是由DX7普及的。它是一个使用6个振荡器的合成器，你可以用许多不同的方式连接它们。

这种结构是如此流行和全能，以至于它被许多合成器所模仿，如volca FM或dexed软件，你可以免费下载。

你可以用FM合成做很多不同的声音，这真是一个有很长的路可走的无底洞。

所以这里有几个来自dexed library的例子。

波形塑形合成

我还要补充一下波形塑形合成（wave shaping synthesis），它一般从一个简单的波形开始，如正弦波、三角波或锯齿波，然后由一个waveshaper扭曲。

Waveshaper基本上会根据一个函数来改变进入波形的形状。

你可以用它做很多事情。它是一种失真类型，所以我们将在关于失真和饱和的那一集里看到更多细节。

但要只是说说你能用它做什么的话，你可以做一些饱和，例如不对称饱和（asymmetric saturation），波形折叠（wave folding）或相位反转（phase inversion）。

Hard sync

Hard sync并不是真正意义上的一种合成类型，我认为没有人谈论Hard sync合成，但它创造了一种非常特别的声音，所以我想把它放在这里。

意义上说它接近于AM和FM合成，因为它需要两个振荡器，一个控制另一个的参数。

发生的是，每当一个振荡器完成了一个波形周期（wave cycle），它就会重置另一个振荡器的周期（cycle）。这在波形中产生了一个断裂，并创造了独特的失真。

但是让一个振荡器重置另一个振荡器的相位意味着几件事：

1 - 两个振荡器将有相同的基本频率（Base frequency），因为主振荡器将迫使从振荡器的周期（period）重置在主振荡器的频率上。

所以如果你改变主振荡器的频率，就会改变音高，如果你改变从振荡器的频率，就会改变音色。

2 - 如果两个振荡器失谐（detuned）或演奏两个不同的音符，你听到的效果会更好。因为如果它们完全同调（in tune），演奏同一个音符，那么它们的相位就会完全同步，不会造成波形的断裂，就会是无缝的。

3 - 主振荡器的波形其实并不重要，因为只有它的频率才能决定何时重置从属振荡器的周期。

通常，主振荡器的频率是你在键盘上演奏的音符的频率，而从属振荡器的频率既可以从这些音符中调出来，也可以设置成一个恒定的频率。

这真的取决于你的合成器是如何构建的，以及在上面有哪些选项。

最后关于hard sync要注意的是，如果从属振荡器的频率比主振荡器的频率低，那么在完成整个周期（cycle）之前，它就会被迫重复。而如果它被调到一个更高的频率，从属振荡器的波形将在一个或几个完整的周期后被重新触发。而这就会给人一种两个音符同时演奏的印象。因此，如果你扫过从属振荡器的音调（tuning），你实际上会有点听到泛音列。