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數位音樂科技(六):聲音的原料和加工 – 中集

作者 官大為(Wiwi)

在上一篇文章,我們開始介紹了「用數學來算出聲音」的合成器 ,它的運作方式是用幾種相當單純的聲波當作原料,然後把那個聲波送入「濾波器」(filter)來加工,濾波器把某些頻率加強或消除之後,我們就得到了一個新的音色。

然後我們也聽了一些例子,譬如濾波器可以把一個單純的鋸齒波

變成這樣

或那樣的音色。

 

(延伸閱讀:聲音的原料和加工 – 上集)

那聲音經過濾波器之後,要再送去哪裡加工呢?

調整音量

通常從濾波器出來的聲音,會被送到「擴大器」(amplifier)來調整音量。不過我在這邊說的調整音量,並不是像你音響上或手機上的音量按鈕那種東西喔,合成器裡的擴大器,是能夠以非常快的反應速度,精確調整「每一個音」各自的音量變化,來「雕塑」每一個音的形狀。

聲音是什麼形狀?

你可能沒有仔細想過這個問題:一個樂器從發出聲音到聲音結束為止,那個聲音的大小聲變化過程是如何呢?聲音是瞬間發出來還是慢慢發出來?聲音發出來之後會持續還是馬上衰退呢?聲音是瞬間結束還是慢慢結束呢?我們先來觀察看看幾個我們熟悉的傳統樂器。

先從鋼琴開始好了,鋼琴在你按下琴鍵之後,聲音會「瞬間」發出來達到最高音量,之後的「三、四秒之內」就會減弱到還滿小聲的狀態,在「小聲的狀態」還可以持續好一陣子,而如果把琴鍵放掉的話,聲音在「大約半秒之內」就會完全停止。


如果是一個柔和的弦樂長音呢?它在聲音發出的一開始很小聲,大約花「一秒鐘」才漸強到這個音的最高音量,只要演奏者的弓不要停,音量就可以持續住而「不會衰退」,而為了讓聲音有柔和的收尾,演奏者在想要停止這個音的時候,也許也會花「一到兩秒鐘」的時間,慢慢讓音量漸弱到無聲。


木琴的話呢?在你敲下去的時候,聲音也是像鋼琴一樣、「瞬間」來到最大音量,但木琴音量衰退較快,只要大約「還不到半秒鐘」就會完全衰退到「無聲」了。


合成器怎麼「雕塑」聲音的形狀?

在合成器當中,最普遍的設定音量變化的方法,是使用一種叫做「ADSR 波封」(ADSR Envelope)的東西。

千萬別被這個可怕的專有名詞嚇到了,用人類可以理解的語言來說,所謂的 ADSR 波封,就是你要用以下的四個參數,來向合成器敘述你想要的聲音形狀。

A (attack time):聲音花多久時間從無聲達到最大音量。
D (decay time):聲音達到最大音量後,花多久的時間衰退。
S (sustain level):聲音衰退到多小聲之後會持續住。
R (release time):當演奏者嘗試停止聲音時,聲音花多久時間漸弱到無聲。

測試看看!

我們現在就拿一個聲音原料,嘗試利用 ADSR 波封,來把它雕塑成各種不同的形狀,看看會變成什麼樣子吧!因為上次我已經用過鋸齒波了,所以這次我要換一個新的原料,先聽聽看它的聲音:

 

現在我要用 ADSR 波封,把它雕塑成類似鋼琴音量變化的形狀,我設定聲音在 0.001 秒內就達到最高音量,3.8 秒之後衰退到剩 30% 然後持續,放掉琴鍵後 0.2 秒完全無聲。


如果雕塑成類似弦樂柔和長音的形狀呢?設定聲音在 2.6 秒才達到最大,持續在 100% 不衰退,再花 2.8 秒漸弱到無聲。


木琴的形狀呢?設定聲音在 0.001 秒內達到最高音量,0.5 秒後就完全衰退。


以上你聽到的三個聲音,都是與原料完全相同的音色,它們只是音量變化的過程、時間長短不同而已。注意單單只是音量變化的方式不同,就足以讓人有完全不同的樂器的感覺。

尤其是剛剛最後那一個木琴形狀的聲音,只要再加上一點點空間回音的修飾,就能讓人有好像是真的打擊樂器的感覺。


下篇還有

我們的故事還沒完,合成器中還有更瘋狂的招式可以改變聲音,下期待續囉!

(Wiwi)

轉載自MUZiK ONLiNE 名家隨筆

關於作者

Muzik Online

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