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數位音樂科技(五):聲音的原料和加工 – 上集

作者:官大為(Wiwi)

我在上一篇文章提到,電子樂器發出聲音的方法,大致上可以分為兩大類,一種是「數學算出來的聲音」,另一種是「預錄好的聲音」,而大部分的家用數位鋼琴使用的都是後者。

這說起來非常地合邏輯,畢竟如果你想要你的電子樂器發出逼真的鋼琴、小提琴長笛等等真實樂器的聲音,你就去拿真的鋼琴、小提琴、長笛來錄音然後存進去就好了。

但如果我們追求的不是真實樂器的聲音呢?如果我想要自己創造一個從來沒有人聽過的、也沒有任何實體樂器可以發出的聲音,要怎麼做?

這個時候你就需要一台用數學算出聲音的合成器(synthesizer)了!

合成器好難聽?

首先我需要先幫合成器平反一下。

討論到關於合成器的聲音時,許多喜愛古典音樂、以及習慣於演奏傳統樂器的人,可能會覺得合成器的聲音沒有「生命力」,或是合成器的聲音很「不像」。
「這個音色不是標記 piano 嗎?聽起來一點都不像鋼琴啊!比真的鋼琴差多了~」

我在以前自己也有這種想法,但隨著我對合成器的認識越來越深,我才理解到我根本就錯過了合成器的重點。合成器存在的重點,從來就不是要模仿真實樂器的聲音,而是要讓使用者更了解聲音物理的本質,進而能自己創造出藏在腦海裡的聲音。

我今天要很白話⋯⋯

雖然我的文章風格一直都是走很白話的路線的,但我還是要先說,合成器發聲的原理以及細節,要詳細解釋可能都可以寫一整本書了,而我現在要嘗試的,是用最淺顯易懂的語言來讓大家都可以了解它。如果你是這方面的專業人士,請原諒我必須跳過許多專有名詞以及細節。

聲音的原料

合成器發出聲音的第一步,就是用數學公式,產生一些基本的波形,一般合成器中最常見的波形大概有四種,分別是正弦波(sine wave)、三角波(triangle wave)、鋸齒波(sawtooth wave)和方波(square wave),它們長得像是下面這個樣子。

每一種波形都有各自不同的音色,如果要完全避免使用專有名詞來形容這四種音色的話,我會說正弦波聽起來最「純」、三角波「有點悶悶的」、鋸齒波聽起來「很亮、很鋸齒」,而方波像是「任天堂紅白機配樂」的那種音色。

接下來是這四種音色的聲音範例,聽聽看吧!你會用什麼形容詞來形容他們呢?
正弦波:


三角波:


鋸齒波:


方波:

像這樣子的簡單的波形,就是合成器聲音的基礎原料,然後這個原料會被丟到下一個部門「濾波器」進行加工。

就算是原料也不單純

假設我們選定了鋸齒波來當作基礎原料,我現在要用鋸齒波來彈一個音給你聽,仔細聽它的音色喔:


雖然這只是簡單的一個音而已,但這個聲音其實已經包含著許多不同頻率的成分,從很低到很高都有。我現在要把這個聲音的低頻、中頻、高頻部分分解開來,所以你能夠了解我說的「許多不同頻率的成分」是什麼意思。

低頻:


中頻:


高頻:

再聽一次一開始的聲音,現在你是否可以感覺到,這個聲音是由上面的三個成分疊合在一起而成的呢?


濾波器

「濾波器」(filter)的功能,就是用來把一個聲音中的某些頻率過濾掉,或是把某些頻率加強,藉由調整濾波器的設定,我們可以將相同的原料轉變成完全不同風味的各種音色。

我接下來同樣要用鋸齒波彈奏一小段音樂,然後我讓它經過各種不同設定的濾波器,示範光是把相同原料中不同的頻率過濾掉,就足以產生許多聽起來完全不同的音色。

原始鋸齒波:


濾波器設定 1:


濾波器設定 2:


濾波器設定 3:


濾波器設定 4:


濾波器設定 5:

濾波器不一定要永久維持靜態的設定,我們也可以在一個音持續的過程中讓濾波器不斷變化,在接下來的例子,我要彈一個鋸齒波和弦,然後慢慢地把高頻率過濾掉,再慢慢地恢復原來音色,聽聽看!


下集待續

關於合成器、聲音的原料與加工的故事還沒有完,我們還有什麼招式可以用來創造新聲音呢?我們下一篇繼續噢!

(Wiwi)

轉載自MUZiK ONLiNE 名家隨筆

關於作者

Muzik Online

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