在“乐器和我们”章节中，我们将乐器发出声音的过程简化为3个步骤：

琴弦振动->箱体共鸣美化和放大->丽化

当然你在弹奏吉他的时候根本不会意识到这个过程的存在，因为你对这一过程是无法加以任何干涉的，除了丽化之外。

但是使用软乐器的时候，我们就可以全面参与整个发声的过程，在这种情况下，你控制的不再是一件乐器，而是“声音”。

软乐器的发声流程也一样可以简化为：原始信号->处理->丽化。

每一个软乐器都有相应的模块专门用来产生原始信号，相当于软乐器的琴弦振动，然后再经过后面的处理，形成最终的声音。

今天我们要说的就是软乐器用来产生原始信号的模块。

我们将使用Ableton Live中的4个软乐器作为学习的起点。Live里提供了4个优秀的软乐器，这四个软乐器将是这本书的学习重点。因为Live里的这4个软乐器包含有软乐器中最核心的内容，而且都被赋予一种极为简洁的操控界面，成为学习最为容易的软乐器。

我们将从Live里的Operator这个软乐器开始我们的学习。关于怎样使用Live，请参见《Ableton Live5.2向导》，发布于MIDIfan网站；及Ableton Live6的视频教程，发布与MIDIfan网站。

上图标注的部分就是Operator这个软乐器用来产生原始信号的模块。Operator中一共有4个这种OSC模块。

用来产生原始信号的模块被称为Oscillator－－振荡器。

演奏C3，你会听到一个很均匀的声音。这个声音在你按下琴键的时候开始响起，在你松开琴键的时候立即中断。演奏其他的音符，你会听到Operator发出的声音会随你演奏的音高的不同而发生变化，发出准确的音高。

OSC用来产生各种波形，同时OSC会按输入音符的高低来调整振荡波形的频率，发出正确的音高。

所有软乐器的OSC都有一个参数用来调整输出的频率。在Operator里这个参数是Coarse：

这个单词的意思是“粗俗的/下等的”，使用这个单词表示音高调整的软乐器我仅仅见过两个。多数软乐器中使用的单词都是：Pitch（音调）/Ratio（比率）这两个中的一个，都是和“音调”沾边的词。

调整这个参数，可以让OSC的音高发生变化。比如Coarse设置为1的时候，你在键盘上弹奏C3，OSC就会发出C3的标准音高，但是当你设置为2的时候，你弹奏C3，OSC就会发出C4的音高，提高了一个8度。其他所有的音也都会提高一个8度。

每一个软乐器的OSC用来设置音调的参数的工作模式都不太一样，这将在每一个软乐器的“全面击破”环节中分别进行描述。通常使用的模式是：

1、自然泛音模式。1代表标准音高，0.5是低8度，2是高8度。但是3不是高两个8度，而是高13度。具体细节请参见后面的关于“自然泛音”的说明。Operator就使用这个模式。
2、semi-tone模式。Semi-tone是半音的意思，也就是钢琴键盘上白键和黑键之间的音程关系。设置为0是标准音高，1是上升一个semi-tone，2是上升2个semi-tone，等等。
3、8度模式。1是标准音高，2是提升一个8度，3是提升2个8度，等等。

缺省状态下，Operator的OSC发出的声音是一种叫做“正弦波”的波形。

什么是波形？

波形是一种随时间发生变化的电压。发送这个不断变化的电压到音箱，音箱就会发出相应的声音。比如正弦波随时间会发生这样的电压变化：

请参见Video 1.1.mov，更直观地了解波形。

对于“波形”这个概念了解这么多就足够了，你应当将注意力集中到各种波形的声音特征上。

常见的波形在Operator中都可以看到，点击这个地方：

你就可以看到Operator提供的基本波形：

先切换到如下几个波形，听一听这些波形的声音特征：

• Sine
• Saw D
• Square D
• Tri

现在，请在Live里做一个试验。

在Live里增加一个新的音频轨，将其Audio From设置为装载有Operator的MIDI轨，将Operator轨和新建的音频轨都设置为录音状态。 点击音频轨上的第一个Clip的录音按钮，开始录音后按下电脑键盘上的a键，维持一秒左右，按空格键停止录音。 如果你做上述操作时遇到困难，请参见Video 1.2.mov。或请参见我撰写的《Ableton Live5.2向导》第5篇《Release Me》。

这样我们就在Audio轨里录制了刚才弹奏的声音。

使用上述方法，我们可以方便地检测每一个Operator里使用的原始波形的电压变化模式。
现在请用上述方法，分别为Sine、Saw D和Square D录制一个单独的Clip到Audio轨。
然后分别放大每一个Clip看一看我们录下来的波形：

Sine：

Saw D：

Square D：

Tri：

我们听到的是四种完全不同的声音类型。Sine这种波形发出的声音很温和，Saw D和Tri就显得比较刺耳，而Square D听上去完全像是一种失真的声音。

这是四种最常用到的波形。这些波形发出的声音有一个很明显的特征你一定会注意到，就是，它们的声音几乎没有任何使用价值。因为它们的声音都显得太过纯净、平稳，听上去毫无生气。

但是理论上讲，声音合成技术就是从这四种波形开始，然后去合成出其他所有的波形的。
比如我们来看一下放大了的电吉他的波形：

就完全可以用这四种波形合成或模拟出来。

根据每一个波形的形状，这些波形的名称分别是：

• Sine＝正弦波。缩写形式：Sin
  
• Saw＝锯齿波。其他书写形式：Sawtooth。缩写形式有：SW
• Square＝方波。缩写形式有：SQ
• Triangle＝三角波。缩写形式有：Tri

其他的波形都是上述四大类波形的派生波形，和原生波形只有很微妙的差别。

说到这些波形，就必须要了解一下“模拟”信号和“数字”信号的区别。

对这两种信号，你不必作过于深入的了解。只要知道它们之间本质的不同就可以了。

“模拟”这个词很容易使初学者和“模仿”、“仿造”等这样的概念混淆，因为多数初学者根本不可能知道这里的所谓“模拟”到底模拟的是什么东西。模拟信号就是电路板上流动的信号（电压变化），是对空气振动波形的直接模拟，所以被称为是“模拟”信号。所以需要特别强调一下，在电子领域里，“模拟”是英文里的Analog一词的对应翻译，这个翻译并不准确，但是已经成为了行业标准。你在下文中看到“模拟合成器”的时候不要把“模拟”一词理解为“模仿”一类的意义，这对你没有任何帮助。你只要记住“模拟”在这里仅仅是指一种信号处理方式。这个概念主要是对应数字方式提出的。

数字信号是数字化后的模拟信号。把模拟信号的电压变化作很精密的切割，然后把每一个切割点的电压值记录下来，这样就形成了随时间变化而变化的一系列数字（而不再是直接的电压变化）。

这样就把模拟信号变成了数字信号。处理数字信号的设备的电路板上流动的也是电压变化，但是和模拟信号不同的是，数字信号的电压只有两个状态，高电压和低电压，也就是1和0。所以这种电压变化就已经不再是对“声波”的直接模拟了。

电脑里、MP3里、或其他任何数字音频设备里保存的音乐都是数字格式的，而在磁带和胶木唱片中保存的是模拟信号。

我们是无法听到数字信号的。要让数字信号发出声音，就必须进行反方向地转化，即把数字信号再次转化为模拟信号，然后用模拟信号去推动音箱发出声音。

这个过程称为A/D转换和D/A转换。A和D是Analog和Digital的缩写。

你也许会问把模拟信号变成数字信号有什么好处？

那么请想象一下这种情况。现在地上有十堆沙子，如果我们想知道哪一堆最重，最有效和准确的方式莫过于我们为每一堆沙子作一个编号，然后称出每一堆沙子的重量值。这样我们就得到了一系列数字。现在我们就可以忽略沙子了。直接使用这些数字，我们不仅可以方便地知道哪堆沙子最重，我们还可以进行更复杂的处理。比如按重量排序、了解哪几堆一样重。甚至更复杂，比如怎样混合这些沙子才可以得到两堆完全一样重的沙子等等。如果不进行数字化，这些处理是根本做不到的。

模拟信号在数字化后，可以进行非常复杂的处理。而使用纯粹的模拟信号方式进行这种处理就会很麻烦，而且更糟的是，几乎没有灵活性。

我想关于模拟信号和数字信号了解这么多就足够了。因为使用软乐器的过程中，完全可以用数字化方式去理解一切内容。

这就如同电脑操作系统已经进入Windows时代，你就完全没有必要再去学习DOS了。

学习了模拟信号和数字信号的概念，我们再来看Operator里提供的其他的波形。除了Noise外，其他的波形都是上述四个主要波形的派生波形。Operator里提供的 这些波形是一些经典的模拟合成器所产生的波形。这些模拟合成器的使用范围很窄，有一个很重要的原因是这些合成器体积都很大，而且使用起来相当麻烦。

由于技术方面的原因，模拟合成器不可能制造完美的四种主要波形。它们制造的波形多多少少有些不太完美，比如Sine E这个波形：

你可以看到这个正弦波有些疙疙瘩瘩的。这种波形的声音和完美的正弦波的声音有很微妙的差别。然而，这种不太完美的正弦波却听上去更有穿透力。这种波形是模拟合成器的一大特色，被称为是Vintage类型。Vintage波形的声音听上去更“温暖”（这种形容词你只能用自己的耳朵多去体会了），人们的耳朵更喜欢听。可以说模拟合成器的工程师们是花了相当多的努力才最终制造出这些特殊的“不太完美”的波形的。而且你要注意的是没有任何物理乐器会发出“完美”的波形。

所以Operator就用纯粹的数字方式来“模仿”这种波形，试图再现模拟合成器“温暖”的声音。但是糟糕的是数字化方式导致的一个最严重的问题是，不论你使用多么精确的D/A转换器去把数字信号转换为我们可以听到的模拟信号，都会导致转换出来的模拟信号听上去很不Vintage，也就是很冰冷、很硬、很刺耳。当然，这里出现的形容词你一样要用自己的耳朵去仔细体会，因为这种差别更多不会表现在声音的特征上，而是表现在声音的感觉上，而且似乎多数人其实都并不介意这种微妙的差别。

不过由于软乐器使用电脑平台，可以对原始波形进行异常复杂的处理，所以从某种角度上讲，原始波形的作用实际上已经被大大地弱化了。这在我们学习到Minimoog这个软乐器的时候，你可以看到很明显的比较。你可以看到由于受到成本的压制，模拟合成器在设计的复杂程度上根本不可能达到软件的高度，所以模拟合成器对形式简单的原始波形的依赖很强，但是软乐器就没有那么强的依赖了。

你需要重点去关注的，仅仅是Operator提供了多种波形可以选择。

自然泛音

在“乐器和我们”章节中已经说过物理乐器发出声音的原理，即由物体的物理振动引发空气振动产生声音。物理乐器使用的振动介质有3种：

1、弦。比如吉他、钢琴、小提琴，都是由弦振动发出声音。
2、面。比如鼓、铙钹等打击乐器，都是由一个面的振动发出声音。
3、空气。比如笛子、小号等管乐器，都是直接由空气的振动发出声音。
注意，弦和面的振动最终产生的声音，也是空气振动，因为我们能听到的“声音”就是一种空气振动。

任何一个介质在振动的时候都并不是发出单一频率的声音。我们以弦振动为例来说明。
琴弦在振动的时候，整体琴弦来回移动，产生空气振动：

这个整体的振动发出的音量最大，频率最低。这个频率叫做基频，也就是基础频率。实际音高就是由这个基频决定的。

但是当你拨动琴弦后，琴弦不仅仅产生上述振动。除了整体琴弦会振动外，琴弦还会发生其他复杂的振动。

首先琴弦会分成两半，这两半会发生各自的振动：

你要特别注意，这两个半截琴弦的振动和琴弦整体的振动是同时进行的。

由于这种振动只有一半长度的琴弦，所以振动频率比整体振动要高一个8度，也就是频率高一倍。

这个概念对于吉他手来说是很好理解的，因为你可以观察一下吉他，12品正好在整个琴弦的中点上：

这个高8度的振动产生的声音就叫“自然泛音”。所以每一次你拨动琴弦时，在基频的基础上，会有高8度的自然泛音混合在里面。

然而还没有结束，4分之1长度的琴弦也在发生独自的振动，产生高2个8度的声音，所以基频上还有高2个8度的自然泛音混合在一起。

But还没有完，8分之一长度的琴弦也在发生独自的振动，产生高3个8度的声音，情况变得更加复杂了，还有高3个8度的自然泛音。

现在我要告诉你一个坏消息，还没有结束。还有其他各种长度的琴弦在发生各自独立的振动，产生一大堆自然泛音，混合在基频上，但是这些自然泛音不全是基频的8度音，而可能是各种音程关系。

所以琴弦的振动是个极为复杂的物理现象。琴弦的振动不是单纯的整体振动发出一个固定的频率，而是混合了一大堆自然泛音的一个和弦音，这些泛音的音越高，音量就越小。这也是为什么物理乐器的波形看上去总是很复杂的原因：

上图是物理吉他的波形，你可以看到吉他的波形很复杂，就正是因为它是一个混合体。而恰恰正是因为吉他的波形是一个混合体，才形成它独特的音色。

这种现象使得你在制作音色的时候，必须考虑到自然泛音这个因素。因为OSC发出的正弦波是单纯的波形，没有混合任何泛音在里面。你制作音色时，必须自己手动制造泛音，来使你的音色更动听和更有穿透力。

但是不管OSC使用什么样的波形合成方法，都不提供自然泛音选项，让你来添加自然泛音，人类的声音合成技术不是这样工作的。所以你不能按照物理乐器的思路去考虑问题，而是要按照软乐器的思路来制作音色。

作为第一天训练，我们对软乐器的基本工作了解的还不够深，我无法进行更进一步的描述。所以现在你要关注的是，OSC的音调参数的工作模式。这里涉及到的最重要的问题是，当你同时打开若干个OSC时，它们的音调参数怎么协同工作。

Operator的OSC使用的就是“自然泛音”模式。当Coarse设置为1时，就是基频音高，这时，你弹奏什么音高，OSC就发出什么音高。但是当你把Coarse参数设置为2时，就是第一个自然泛音的音高，也就是高8度时，你弹奏的音都会高一个8度。设置为3时，就是第2个自然泛音的高度。也就是高13度。

设置为4，是第3个自然泛音的高度，也就是高2个8度。下面是自然泛音序列的音高表：

这个表里只列出了C音的前16个自然泛音的音高表。你只需大致了解就够了，没必要背下来。
这里提醒你注意，在这本书里讲到“自然泛音”概念，只是为了让你更加深入的了解物理乐器产生其音色特征的真正原因，而不是为了让你用这种思路去使用软乐器。因为没有任何软乐器提供添加自然泛音的参数，软乐器使用各种其他的手段来产生带有丰富泛音的波形。比如使用更多的OSC来协同工作，以及我们在后面会讲到的其他合成波形和处理波形的方法。

请观看Video 1.3.mov，了解Operator里的Coarse参数的工作原理。

• Oscillator＝振荡器，缩写形式：OSC
• Semi-tone=半音。缩写形式：ST/st。钢琴白键和黑键之间的音程关系。
• Sine＝正弦波。缩写形式：Sin
• Saw＝锯齿波。其他书写形式：Sawtooth。缩写形式：SW
• Square＝方波。缩写形式：SQ
• Triangle＝三角波。缩写形式：Tri
• Noise=噪音。缩写形式：N（很少用）
• Analog＝模拟。缩写形式：A
• Digital＝数字。缩写形式：D/Digi
• Fixed=固定的。没有缩写形式
• Fine=精细的，精确的。没有缩写形式
• Pitch=音调。缩写形式：P