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电子乐器的分类

发布日期:2020-10-23 浏览量:488次
电子乐器的分类
    根据合成器所处理的信号和实现的电路,可以把合成器分为模拟合成器和数字合成器。
    1)模拟合成器  模拟电子合成器的发声原理是由振荡器作为发声单元,滤波器,放大器和包络发生器作为控制单元,通过电压控制电路的调制放大和叠加,从而生成乐音。
    在声音合成过程中,振荡器可以产生各种简单的波形(如正弦波、三角波、锯齿波等)和一些复杂的波形(如噪声等),振荡器的振速可以控制音高,放大电路控制音强,而调制滤波和叠加电路来控制音色,而音长是由触发电路来控制的。获得声音响度随时间变化的主要工具是包络发生器,这是一种能够按照时间的变化改变输出值的电子模块,在物理上用振幅包络(Amplitude Envelope)来表示声音响度随时间变化的模式,它反映在二维坐标系上是一条曲线,如图5-23所示,根据声音演奏的过程及包络对不同音色的影响,一般将振幅包络曲线分为四个阶段,即常说的A、D、S、R个阶段,其中:
    A——触发(建立)阶段(Attack)。表示演奏动作开始,声音从发出后逐渐增大,直至到达最大值这一过程所需要的时间。
    D——衰减阶段(Decay)。表示演奏动作进行中,声音达到最大值以后向下衰减的过程所需要的时间。
    S——保持(延留)阶段(Sustain)。表示演奏动作进行中,声音保持在一定响度基本不变的过程,这个过程的时间长短由演奏动作持续的时间决定。
    R——释放阶段(Release)。表示演奏动作结束,声音从保持音量衰减到零这一过程所需要的时间。

    2)数字合成器  随着集成电路数字处理技术的发展,出现了数字式电子合成器(简称数字合成器),其内部的主要部件是大规模集成电路,能够直接生产用于发声和控制的数字信号,并将数字信号通过D/A转换器变成可闻的模拟信号。20世纪70年代后期,采样合成器出现,这种设备可以将声音转换为数字信号并存储在芯片中,通过键盘,存储的声音可以发出不同的音高,由此模拟出所有的音响,数字合成器的合成方法主要有两种,即FM合成和波表合成,另外还有很多其他的合成方法。如振幅调制合成、环形调制合成、物理建模合成等。
    (1)FM(Frequency Modulation)合成。FM合成技术是20世纪80年代美国斯坦福大学John Chowning发明的一种产生乐音的新方法,称为数字式频率调制合成法,简称FM合成方法,斯坦福大学得到了发明专利,并且把专利权授给YAMAHA公司,该公司把这种技术做在集成电路芯片里,生产了风靡一时的YAMAHA DX7数字合成器,如图5-24所示。

    FM合成器方法原理如图5-25所示,合成器内部由五个基本的模块组成,即调制振荡器,载波振荡器,声音包络发生器,数字运算器和D/A转换器,FM合成的具体原理是将调制器的输入信号与载波器的频率参数相加,使调制器能够对载波器的频率进行调制,从而产生不同的声音。

    (2)波表(Wave Table)合成。波表合成也是一种数字合成方法,其最大的特点就是生源信号不是由合成器内部的振荡器产生的,而是通过脉冲数码调制(PCM)技术对模拟声源进行采样(Sample)而获得的。波表合成的过程是,首先对真实的自然音源录音,取出信号当中的一个或多个周期的波形,并确定每一个周期的起点和终点,然后将其变为声音合成系统能够识别的数字信号,再把波形样本和相应的合成系统写入合成器的存储器当中,这就是所谓的“波表”,当需要合成某种声音的时候,就根据波表将波形样本调入合成器的合成芯片当中,再根据合成系数进行一定的处理,就可以听到声音了,经过合成处理以后,再还原为可闻的模拟信号,由于波表合成的声源样本来至于真实的自然声响,因此这种合成方法在模拟自然声音的时候显得特别真实,其逼真性是其他声音合成法难以比拟的,波表合成方法原理如图5-26所示。

    波表合成的关键因素有两个,一个是音色样本的质量,另一个是合成器对音色样本的处理能力,音色样本的质量主要由样本存储能力的大小决定,对音色样本的处理都是通过内部的合成芯片来完成的,因此其处理能力主要取决于合成芯片的质量。
    综上所述,可以将电子乐器和电声乐器的声学系统简化为图5-27所示的框图。

    比较电子乐器和电声乐器的声学系统可以发现,二者在扩声和放声系统上基本一致,只是在发声源和音调调控方式上有根本区别,即电子乐器的声源系统和调控系统都是由电子线路构成的,而电声乐器则是由常规的声学材料与电子线路混合而成的。
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