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16. 振荡器

合成过程中最基本的发生器模块叫做 振荡器。振荡器可以输出之前讨论过的不同波形,通常也是合成过程的开始。

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图表 16-1: 输出特定频率的周期波形。

振荡器的类型可能由于合成系统的不同而不同。例如,某个系统可能只能产生很少的基本波形,有些系统可以产生任何波形。

振荡器的类型和名字也各不相同。压控振荡器(VCO),数控振荡器(DCO),分音,波形,谐波,谐波振荡器等等这些都指的是振荡器模块。这些概念开始看起来可能比较难以理解,辨认振荡器的最好办法是从它的作用出发。如果不去看这些复杂的定义,振荡器最显著的一个特点就是输出周期波形,是合成声音的开始。

合成过程中最根本的一个步骤就是选择振荡器的波形。大部分的系统中,振荡器至少要能产生不同种类的波形。例如,一个振荡器可能能输出正弦波,方波,三角波,锯齿波。有些系统中,用户可能可以设计十种,二十种,上百种,甚至上千种不同的波形。有些系统允许用户设计自己的波形。有些时候系统会提供给用户可以发生的波形选择。

大部分系统中发生器输出的波形是周期波形;也就是说,输出的波形是连续和重复的波形。具体的产生过程各个系统之间有所不同,甚至各个振荡器之间也不同。然而在每个系统中,通常有 波形选择 功能。

振荡器是如何制造如此大量的波形的?在数字合成系统中,一个周期的波形被预先存储在 波形内存 中。振荡器搜索到特定的内存当中,读取存储的信息,并且输出。这个过程一遍一遍的重复,振荡器从而连续的输出波形。

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范例 16-2: 振荡器通过波形内存输出连续的周期波形。

除了提供可选的波形,所有的振荡器允许用户自己确定输出波形的频率。通常这种功能是通过两到三个不同的控制实现的:一个控制是确定所在八度:另一个控制是以半音为单位上下调节频率;另外还有一个控制是可以更加精确的以分为单位上下调节频率(一分是半音的百分之一)。

这种调音方法与管乐器和电风琴是非常类似的,风琴手可以运用音栓实现同一个音不同八度的转换。早先的合成器选择用旋钮或者开关的形式。近期的系统允许人们输入数字 变量 来确定八度,半音,以及微调。变量同样也可以用来确定一个特定的频率;例如,我们可以输入440赫兹。

一种常见的振荡器控制方法是用一个类似钢琴键盘的 键盘控制器 输出控制信息。键盘控制的一个重要作用是方便振荡器的开关。在数字合成器中,按下键盘按键开启振荡器,松开键盘按键关闭振荡器。振荡器开启时输出产生的波形;振荡器关闭时停止产生的信号。

除了振荡器的开与关,键盘控制器还可以控制振荡器输出的频率。也就是说,键盘控制器弹奏音阶的方法与钢琴家弹奏音阶是一样的方法。

如果人们希望振荡器发出中央C的频率,那么依据振荡器具体的调节的音高位置,结果会出现比中央C略高或者略低的情况。这就是说如果有两个振荡器A和B,依照A振荡器的音高比B振荡器的音高高半音来调节,那么不管弹奏什么音高都会得到A振荡器比B振荡器高半音的结果。当然,用键盘来控制振荡器的方法很多,在此不作赘述。