環(huán)保工程師

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環(huán)保工程師復習資料:音頻合成技術實踐

2014-07-29 10:35 來源:建設工程教育網(wǎng)整理 打印 | 收藏 |
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在音頻合成技術實踐中,作曲家們力圖尋求比加法合成、減法合成更有效率的多種手段,一些合成技術經(jīng)過發(fā)展改進,逐漸成熟,并成為音頻合成技術中經(jīng)較重要的技術手段,這些技術被稱作變形合成(Distortion Synthesie)或非線性合成(Nonlinear Synthesis),其具體技術包括聲音調制技術、非線性波塑形(Nonlinear Waveshaping)和離散加法法公式(Discrete Summation Formulas)等技術。

所謂聲音調制(Modulation),就是通過一個聲信號的振幅、頻率和相位來修飾(調制)另一個聲信號的振幅、頻率和相位。被調制信號稱作載波體(或叫做載波器,Carrier),調制信號叫做調制體(或叫做調制器Modulator)。

聲音調制技術在廣播電臺聲音傳播中很早就得以應用。而在計算機音樂聲音合成技術中,它人作為一種不可或缺的技術手段起著極為重要的作用。聲音調制技術主要包括振幅調制、頻率調制兩種。下面我們首先介紹振幅調制。

聲音的振幅調制,就是通過一個聲信號的振幅來修飾另一個聲音信號的振幅。振幅調制同樣包括兩個方面:載波體(Carrier)與調制體(Modulator),載波體提供了整個系統(tǒng)運作的基本頻率,調制體本身則以另一種頻譜內(nèi)容與載波體相互作用。

振幅調制技術大致有三種:傳統(tǒng)振幅調制(Classical)、環(huán)行調制和單邊頻調制(Single-Sideband)。般振幅調制(AM)更多是指第一種調制手段。而單邊頻調制在計算機中應用非常少。

在傳統(tǒng)振幅調制(AM)中,載波體振蕩器帶有一個穩(wěn)定的載波頻率fc(carierfrequency),調制體振蕩器帶有一個調制頻率fm(modulation frequency),如果調制信號是一個低頻,那么,我們還可聽到類似顫音的聲音,這種情況一般出現(xiàn)在調制頻率低于25hz的情況下。低頻調制是產(chǎn)生有意思的聲音效果的簡便方式,不過,要想制作出真正復雜的聲音,我們通常還是更傾心于高頻調制。

怎樣利用振幅調制來建構一個計算機音樂中的聲音合成Instrument.圖中兩個橢圓形稱作單位發(fā)生器(Unit Generators),它是一些類似振蕩器、混合器、濾波器、包絡發(fā)生器等軟件程序設計,一般都有輸入和輸出,用來生成或改變數(shù)字信號。

兩個振蕩器,即調制振蕩器和載波振蕩器,調制體影響載波體的振幅。調制體和載波體都是帶有頻率、振幅和波形的周期或近似周期的振蕩器。

在這個例子中,每個振蕩器的波形都是正弦曲線。調制振蕩器的振幅與未調制前的載波振蕩器振幅有一種比例關系,這種比例用可變的M來表示,叫做調制指數(shù)。當調掉指數(shù)(M)等于0時,表示沒有調制,載波振蕩器產(chǎn)生一個不變的正弦曲線振幅(AMP),當調制指數(shù)(M)大于0時,載波體會帶有一個正弦曲線的包絡變化。

我們可以總結:1、調制體的頻率影響載波體振幅的變化速率(Rate)。2、調制體的振幅影響載波體振幅的變化深度。3、調制體的波形(或單色)影響載波體振幅的波形變化。

根據(jù)調制體的調制指數(shù)變化,調制指數(shù)又有兩極(Dipolar,包括正負兩極)和單數(shù)(Unipolar,只有正極)之分。圖12-3顯示了兩極、單極調制指數(shù)的區(qū)別。

當調制指數(shù)m等于1時,調制振蕩器的振幅與未調制的載波振蕩器的振幅持平,這時,就會發(fā)生100%的調制。

振幅調制也可以理解為利用兩個不同區(qū)域頻率做相加與相減的計算。當載波和調制波形都是正弦曲線時,AM振幅調制信號的頻率會含有三種頻率能量(Energy):載波頻fc,和兩個邊頻(Sideband)——從fc+fm與fc-fm中獲得的邊頻,在載波頻上的振幅不會隨著調制指數(shù)而變化。但每一個邊頻的振幅,只是載波振幅的一半,表明這種調制過程將上下邊頻之間的能量均等分開。

載波體為正弦波1000Hz,調制體為正弦波750Hz,所輸出的頻率應分別是250Hz、1000Hz、1750Hz.可以看出,邊頻的振幅只有載波體振幅的一半。

顯然,調制體本身所負載的頻率并沒有在調制后所輸出的聲音中出現(xiàn)。如若載波體負載著一個正弦波頻率,調制體負載一個非正弦波頻率(即含有兩個以上泛音結構),那么,調制體的非正弦波結構內(nèi)的每個泛音應視為獨立的調制個體,每個泛音都可以調制發(fā)音體負載的聲音。

振幅調制,輸入的載波體是一個正弦波,調制體是一個非正弦波,在輸出中,我們只例出調制體三個諧波分音在調制過程中頻率的變化,但已經(jīng)很復雜了。

如果發(fā)音體與調制體都負載非正弦波頻率,發(fā)音體本身就已經(jīng)含有多個泛音結構,加上調制體也含有多個泛音結構,因此,所調制出來的邊際頻率就會顯得更加豐富。

而且,調制了的信號還可以制作下一個信號。我們可以用兩個或者更多的振蕩器(或任何產(chǎn)生信號的媒介),將這些振蕩器的輸出信號加以結合,從而形成比較復雜的振幅調制合成技術。

責任編輯:芊墨
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