解读离子合成器『上』──坚果壳中的声音
解读离子合成器『上』??坚果壳中的声音
离子合成（Granular Synthesis）的声音合成方法越来越多的出现在现今的软件合成器中，何谓离子？离子合成又是怎样的？本文来做简单解释。
现成的一个声音，将被切碎成成千上万的部分，每个部分就叫做一个微粒（grain），离子合成也就因此而得名，再使用这些微粒进行重新排列组合和处理，就得到了新的声音，这便是离子合成的大致过程。这种使用无数微粒合成声音的方法可以追溯到1947年，一个叫做Denis Gabor的物理学家在《Nature》（自然）杂志发表了一篇名为《Acoustic Quanta and the Theory of Hearing》（声学量子与听觉理论）的论文，在那之后离子合成有了众多的追随者，其中著名的有Iannis Xenakis，Curtis Roads（最先将离子合成与电脑结合起来的人），Barry Truax。
那为什么离子合成在近两年才流行起来呢？按照离子合成的原理，你不仅可以改变那些成千上万的微粒的音色、长度、音高、频率，还可以将他们按不同顺序再重新排列组合起来。由于可调参数众多，而离子数量更是多的离谱，在电脑技术和速度都很低的50年代，实现起来有很大的难度。所以离子合成直到90年代才“死灰复燃”了，可见理论永远走在成品的前面。
离子合成，就像坚果壳中的声音！
坚果壳由两个部分组成，果壳和壳中的果肉。在离子合成中，果壳就是声音包络，而果肉就是组成声音的波形。单独的声音微粒也许看不出什么，但成千上万的微粒组成一个完整声音的时候，“果壳”和“果肉”将决定这个声音的最终形态。
首先来看“果肉”??微粒的波形
微粒的“果肉”可以由任何波形构成，最简单的波形就是正弦波了，其也是最纯净的波形，不含有任何谐波，但在离子合成中，最纯净的正弦波并不适于创造出非常棒的声音，但因为其波形简单，便于理解，所以我们还是使用正弦波为例子。下图为正弦波的波形。（加法合成就是使用正弦波的，而离子合成的基础就是加法合成）
你可以定义正弦波的频率（也就是每秒种震荡的次数），但因为正弦波是无限延伸的，所以在一般的合成器上无法定义其震荡的时间长度，而离子合成就可以做到这一点，不过被限定时间长度的正弦波在这里就不叫正弦波了，而被称为正弦微粒。下图为一个正弦微粒，其时间被限定为0.020秒，而两端的振幅都被衰减了，看起来像一个坚果壳。
不仅是简单的正弦波形，采样音色也可以作为微粒使用。采样音色的长度将被拉伸或压缩到你需要的微粒长度，而且是只改变采样音色的长度而音高保持不变。
在离子合成中有两类采样音色：长采样和短采样，他们在离子合成中的使用方法是不同的。短采样的长度可以直接当做一个微粒来使用，而长采样可以被切割成多达一系列的微粒使用，当然你可以只使用其中某几个微粒。
下图为一个采样音色：
下图为此采样音色被作为微粒使用，两端的振幅都被衰减了，大体看起来像一个坚果壳。
再来了解“果壳”??微粒的包络
“果壳”决定了微粒的长度和振幅。为微粒加包络的处理方法叫做“开窗术”（windowing，是一种振幅调制的技术），其方法如下图所示。我们不是声音工程师没必要了解如何加包络，所以下图的内容也不必理会，我们需要了解的是：微粒的包络是怎样的。
微粒的包络不是我们熟悉的ADSR（Attack-Decay-Sustain-Release），而包含了更为丰富的内容：Attack（上冲）、Sustain（保持）、Decay（衰减）、Amplitude（振幅）、Duration（持续时间）。下图为一个微粒的包络，如果你对声音合成比较了解的话，不用我讲看图就都明白了。
Duration（持续时间）：其决定了一个微粒的持续时间，一般来说10-50毫秒是最佳时间长度。如果微粒的持续时间较短，其会占用更多的频谱带宽而带来噪音，使得声音浑浊不清。
Amplitude（振幅）：振幅决定着微粒的音量，最大只能到100%，也就是说微粒的声音不能变大，只能按比例减小。
Attack（上冲）：上冲时间决定着微粒从最开始到最大音量持续的时间长短，很短的上冲时间会带来噪音，还有一些边带频谱，这都是我们不希望得到的。
Sustain（保持）：保持时间决定着在上冲之后，微粒在最大振幅停留的时间。如果微粒的duration时间很长而sustain时间很短，就会产生一些噪音。一般来说在离子合成中不能调整Sustain的时间，其长短是由duration-attack-decay得出的。
Decay（衰减）：衰减时间决定了微粒由最大振幅到无声的时间，在离子合成中decay的时间与attack时间可以不相同（也就是说果壳的两头不一定是一样尖的），但是不同的attack和decay会带来噪音和频谱的边带，所以一般情况下果壳的两头还是一样尖的。
看到这里，也许你会认为，啊原来微粒的包络都是这个样子的：
哈，那你就小瞧了离子合成中的微粒的，实际上他还可以是这个样子的：
甚至还可以是这个样子：
看完上面3个图你明白了吧，微粒包络中的振幅，可以是直线，也可以是带有拐点的直线，甚至可以是曲线！
本文根据《Sound in a nutshell?Granular Synthesis》以及《real-time granular synthesis》部分内容编译
离子合成（Granular Synthesis）的声音合成方法越来越多的出现在现今的软件合成器中，何谓离子？离子合成又是怎样的？本文来做简单解释。
现成的一个声音，将被切碎成成千上万的部分，每个部分就叫做一个微粒（grain），离子合成也就因此而得名，再使用这些微粒进行重新排列组合和处理，就得到了新的声音，这便是离子合成的大致过程。这种使用无数微粒合成声音的方法可以追溯到1947年，一个叫做Denis Gabor的物理学家在《Nature》（自然）杂志发表了一篇名为《Acoustic Quanta and the Theory of Hearing》（声学量子与听觉理论）的论文，在那之后离子合成有了众多的追随者，其中著名的有Iannis Xenakis，Curtis Roads（最先将离子合成与电脑结合起来的人），Barry Truax。
那为什么离子合成在近两年才流行起来呢？按照离子合成的原理，你不仅可以改变那些成千上万的微粒的音色、长度、音高、频率，还可以将他们按不同顺序再重新排列组合起来。由于可调参数众多，而离子数量更是多的离谱，在电脑技术和速度都很低的50年代，实现起来有很大的难度。所以离子合成直到90年代才“死灰复燃”了，可见理论永远走在成品的前面。
离子合成，就像坚果壳中的声音！
坚果壳由两个部分组成，果壳和壳中的果肉。在离子合成中，果壳就是声音包络，而果肉就是组成声音的波形。单独的声音微粒也许看不出什么，但成千上万的微粒组成一个完整声音的时候，“果壳”和“果肉”将决定这个声音的最终形态。
首先来看“果肉”??微粒的波形
微粒的“果肉”可以由任何波形构成，最简单的波形就是正弦波了，其也是最纯净的波形，不含有任何谐波，但在离子合成中，最纯净的正弦波并不适于创造出非常棒的声音，但因为其波形简单，便于理解，所以我们还是使用正弦波为例子。下图为正弦波的波形。（加法合成就是使用正弦波的，而离子合成的基础就是加法合成）
你可以定义正弦波的频率（也就是每秒种震荡的次数），但因为正弦波是无限延伸的，所以在一般的合成器上无法定义其震荡的时间长度，而离子合成就可以做到这一点，不过被限定时间长度的正弦波在这里就不叫正弦波了，而被称为正弦微粒。下图为一个正弦微粒，其时间被限定为0.020秒，而两端的振幅都被衰减了，看起来像一个坚果壳。
不仅是简单的正弦波形，采样音色也可以作为微粒使用。采样音色的长度将被拉伸或压缩到你需要的微粒长度，而且是只改变采样音色的长度而音高保持不变。
在离子合成中有两类采样音色：长采样和短采样，他们在离子合成中的使用方法是不同的。短采样的长度可以直接当做一个微粒来使用，而长采样可以被切割成多达一系列的微粒使用，当然你可以只使用其中某几个微粒。
下图为一个采样音色：
下图为此采样音色被作为微粒使用，两端的振幅都被衰减了，大体看起来像一个坚果壳。
再来了解“果壳”??微粒的包络
“果壳”决定了微粒的长度和振幅。为微粒加包络的处理方法叫做“开窗术”（windowing，是一种振幅调制的技术），其方法如下图所示。我们不是声音工程师没必要了解如何加包络，所以下图的内容也不必理会，我们需要了解的是：微粒的包络是怎样的。
微粒的包络不是我们熟悉的ADSR（Attack-Decay-Sustain-Release），而包含了更为丰富的内容：Attack（上冲）、Sustain（保持）、Decay（衰减）、Amplitude（振幅）、Duration（持续时间）。下图为一个微粒的包络，如果你对声音合成比较了解的话，不用我讲看图就都明白了。
Duration（持续时间）：其决定了一个微粒的持续时间，一般来说10-50毫秒是最佳时间长度。如果微粒的持续时间较短，其会占用更多的频谱带宽而带来噪音，使得声音浑浊不清。
Amplitude（振幅）：振幅决定着微粒的音量，最大只能到100%，也就是说微粒的声音不能变大，只能按比例减小。
Attack（上冲）：上冲时间决定着微粒从最开始到最大音量持续的时间长短，很短的上冲时间会带来噪音，还有一些边带频谱，这都是我们不希望得到的。
Sustain（保持）：保持时间决定着在上冲之后，微粒在最大振幅停留的时间。如果微粒的duration时间很长而sustain时间很短，就会产生一些噪音。一般来说在离子合成中不能调整Sustain的时间，其长短是由duration-attack-decay得出的。
Decay（衰减）：衰减时间决定了微粒由最大振幅到无声的时间，在离子合成中decay的时间与attack时间可以不相同（也就是说果壳的两头不一定是一样尖的），但是不同的attack和decay会带来噪音和频谱的边带，所以一般情况下果壳的两头还是一样尖的。
看到这里，也许你会认为，啊原来微粒的包络都是这个样子的：
哈，那你就小瞧了离子合成中的微粒的，实际上他还可以是这个样子的：
甚至还可以是这个样子：
看完上面3个图你明白了吧，微粒包络中的振幅，可以是直线，也可以是带有拐点的直线，甚至可以是曲线！
本文根据《Sound in a nutshell?Granular Synthesis》以及《real-time granular synthesis》部分内容编译
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