数字音乐合成原理

苏抵婆

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2002-12-01

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数字音乐合成原理

在讲述之前，我们有必要对合成(Synthesizer)这个词进行一下考证。

英文Sythesizer这个词在英文里的意思是综合、用合成法合成与综合处理的意思。合成器通过一定的原理生成波形，然后再由使用者来改变声音的某些特性。最初电子乐器中采用的是模拟式电子合成器。它是通过对震荡器的控制来实现的，电压控制震荡器是通过改变电压大小控制震荡频率的电子电路(VCO)，而由此产生的震荡信号还需要再加入调制信号来进行各种乐器效果，然后由电压控制放大器(VCA)来完成对音量的控制。同时为了使得模拟合成器具备真实乐器的特性，通常要通过包络(或波封)来控制VCO的幅度特性。最常见的包络包含四个基本的系数，即ADSR：

1、Attack：起音，模拟键盘弹下后声音升高的速率，可以比较好的体现触键的效果；

2、Decay：衰减，声音升到最高峰后回落的速率；

3、Sustain：延音，决定了键按下去后声音的延迟长度；

4、Release：释音，键放开后声音结束的速度。

当然，通过包络来控制声音属性是远远不够的，随着电子合成器的不断发展，出现了更多的原来自然或相对传统合成器中所没有的音色，滤波器的作用也就越来越明显了，它可以用来改变声音中的频率成分构成。

通过以上简单的介绍，大家应该明白为什么现在那"玩意"叫合成器了吧？

那么数字式合成器和模拟式合成器有什么不同呢？数字式合成器不是由电子元器件制成的信号发生器来产生声音中的各种频率成分，而是直接由数字的方法来造出的波形，然后转换为声音信息。这样的话，数字式合成器的波形即可以是采样的，也可以是数学方程的计算！！

让我们来看一下电子合成器的组成图：

由上图可知，其实数字式合成器就是一台特殊的计算机，也是软硬件的综合体。

下面介绍一下声音的合成方法：

1、模拟电子合成器

模拟电子合成器又分为两种合成方法：

A、减法合成器，早期的模拟电子合成器中有很大一部分是由减法合成器产生声音的。它的原理是，用复杂的波形作为样本，然后按照要产生声音的波形的频率情况，即目标波形的要求，把样本波形中的一些频率滤除，从而产生不同的目标波形。

B、加法合成器，同减法合成器相比，加法合成器是一种更为复杂的合成方法，它首先由基本波形出发，然后按照目标波形的要求把不同频率的泛音加入基本波形，产生声波的和谐共振，从而产生不同的音色。

2、数字合成法

数字式合成器也简单分为两大类

A、数字FM合成法，数字FM合成法是在70年代由斯坦福大学开发出来的一种数字式电子合成器方法。FM是采用频率调制的方法，通过一些波形(调制信号)改变载波频率的相位来实现上述表达式。根据其原理，从原理上来说可以模拟任何声音信号。

B、采样回放合成法，与前面的FM合成法不同的是，它的波形不是由震荡器产生的基本波形，而是通过实际录制乐器而得来的波形。它的原理是，首先从一种乐器中取下一个或多个周期的波形作为基础，然后确定该周期的起点和终点，对该取样波形的振幅进行处理和测试，以满足声音回放的要求。用传统的波封来调整波形的振幅，以模拟自然乐器自然演奏时的效果，对波形进行频率进行滤波等再处理，然后把波形和相应的合成系数写入电子合成器的ROM存储器中，由于这些波形及合成系数是以波形表形式存储在合成器的ROM中，所以采样合成器又程波表合成器。

但是采样回放合成器仍然保留了FM调制方法中的一些调制方法，这样的话，使用者便可以不仅仅是回放，而且可以进行创造了。

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匿名2011-04-01

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