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淺析音頻合成中最常見的基本波形

發(fā)布時間:2011-10-25

中心議題:

  • 音頻合成中最常見的幾個基本波形


本文介紹音頻合成中最常見的幾個基本波形。這些基本波形在模擬聲音合成中,是電壓控制振蕩器(VCO)與低頻振蕩器(LFO)的發(fā)聲依據(jù)。當然在數(shù)字音頻合成中,也是最基本的和需要了解的波形。

1、正弦波(Sine Wave)

前面已經(jīng)對正弦波作了一般的介紹。需要進一步說明的是,正弦音是最純的音響,它只由一個力度水平均勻的單一頻率構成,即只有一個基頻,也就是它自已本身,而沒有其他泛音。之所以稱作“正弦”音,是因為在圖表顯示中,正弦波波形振動曲線是隨三角函數(shù)正弦曲線的規(guī)律來變化的。

2、三角波(Triangle Wave)

三角波的形狀包含兩個線性階段,所以三角波的泛音的位置會落在其奇數(shù)的地方。如果與相同頻率的正弦波來作比較,三角波聽起來有C,E,G,B四個音,三角波第一泛音可以明顯地辨別出來,而其他泛音能量很小,因此我們經(jīng)常將三角波誤認為正弦波。

3、鋸齒波(Sawtooth Wave)

鋸齒波的形狀類似于三角波,但鋸齒波包含了奇數(shù)與偶數(shù)的泛音,只是分為正向(Positive Sawtooth)和反向(Negative Sawtooth),鋸齒波的聲音聽起來非常明亮。

4、方波(Square Wave)

方波的泛音只落在奇數(shù)位位置,方波有著豐富的泛音內容,因此,其產(chǎn)生的聲音效果與正弦音形成對照,在古典工作室里被廣泛應用。方波發(fā)生器不只在早期工作室里受到歡迎,由于其豐富的聲音資源,后來已經(jīng)成為標準的設備。

5、脈沖波(Pulse Wave)

將方波在時域上變化正負級長度從而帶來頻譜的變化,就形成了脈沖波。脈沖波與方波比較接近,都擁有豐富的泛音,因此有些教科書將兩者視為一類。脈沖波的最大特點是會隨著時域變化與所設定的參數(shù)來變化調整泛音數(shù),泛音的多少取決于脈沖波形狀的變化。

一般來說,波形的曲線越尖銳,頻譜內容越豐富。圖5-6顯示了頻率相同但波形不同的兩個聲音,這將會帶來不同的頻道譜和不同的音色。

6、噪音

從客觀物理現(xiàn)象看,噪音與樂音相比,樂音含有確定的音高,有突出的諧和的頻譜,而噪音包含有理論上無限、持續(xù)的頻率分布。波形不是規(guī)律的周期循環(huán),振幅是任意無規(guī)律的波動起伏。

而從主觀上看,噪聲泛指聽者主觀不需要的一切聲音。凡時對人來說不需要的聲音,那怕是樂音,或本人曾經(jīng)喜歡的樂音,都可能被視為噪音。當然對噪音的界定,往往主客觀兩者有著緊密的聯(lián)系。

總之,從聲音合成的角度看,噪音有著豐富的頻譜內容。這就為計算機合成、加工提供了理想的材料,這尤其表現(xiàn)在后面介紹的減法合成中。因此,對于計算機音樂來說,噪音是電子音響合成至關重要的聲音資源。

7、白噪聲

所謂白噪聲(White Noise),是指一種聲音信號,(一般是噪音)其所有頻率的振幅強度與它的頻率高低相對應。就是說,高頻振幅相對高,低頻振幅相對低。白噪聲有時也稱作白聲,辭源上是從光學中的“白光”(White Light)一詞引申而來。白光是指同時呈現(xiàn)所有光譜的光學現(xiàn)象。

純粹的白噪聲在現(xiàn)實物理世界中幾乎是沒有的,它只能通過白噪聲發(fā)生器來產(chǎn)生。由于白噪聲豐富的頻譜和極大的可塑空間,它一直是計算機聲音合成中非常有用的聲音資源。

一個頻率變化在三個八度的白噪聲頻譜??梢钥闯鏊奶攸c是隨著頻率的增高,其振幅能量也在增長。與此相對應的是粉噪聲(Pink Noise),它的振幅不隨著頻率變化,各個八度頻率的振幅能量都是一樣的。

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