电子音乐中的“波表合成”是什么？有什么应用？

教育 2024-10-16 19:01 北京

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本文作者：辰谙

在数字音频领域中，波表合成是最灵活、最强大的声音设计框架之一，被广泛应用于各种软硬件乐器中。

那么，波表合成具体是怎样的？又有哪些应用？

波表、波表合成和波表合成器

波表（Wavetable）是一种包含一系列数字波形的表。这些波形可以是简单的正弦波、锯齿波、脉冲波等，也可以是任意的复杂而无规律的波形。

波表中的每个波形都是单周期的，所以在单独播放时这些波形都会进行循环。

波表合成是一种在音乐制作和音频处理中广泛使用的技术，它通过对存储在波表中的波形进行各种调制操作来合成音频信号。

波表合成的概念则可以追溯到20世纪50年代末，当时计算机音乐先驱Max Mathews在IBM 7094计算机上开发了MUSIC II程序，首次使用了波表技术来生成数字波形。

而商业化的波表合成器产品则要等到70年代末PPG（Palm Products GmbH）公司推出的PPG Wave系列合成器，这是最早的波表合成器之一。

PPG Wave 2是这一系列中的代表作，它采用了完整的采样波表而非单周期循环振荡器，进一步提升了音色质量。

波表合成的原理

波表合成器的工作原理大致可以分为波形选择、波形调制、波形插值、滤波放大、输出等几个步骤。

进行波表合成时，合成器会从波表中选择一个或多个波形作为声音的基础，然后再进行调制操作。会用到的波形调制技术主要有频率调制（FM）、振幅调制（AM）、相位调制等，这些技术都可以单独使用或组合使用，用来产生复杂的音色变化。

接下来的波形插值指的是在波表合成中用于生成采样点之间的波形以实现更平滑和连续的声音的一个过程。由于数字音频系统只能存储和播放离散的采样点，插值技术可以帮助我们重建连续的波形。

在插值的步骤中，也有采样点选择、插值函数计算、插值点生成以及波形重建等过程。常见的插值方法则有线性插值、立方插值、Sinc插值和样条插值等，不同的插值方法一般都会影响到频率响应。

在这之后，经过调制的波形通常会通过模拟或数字滤波器进行处理，用来塑造其音色轮廓。

之后，还会通过电压控制放大器（VCA）进行信号放大，并进行最终的输出。

除了基本的波表合成外，还有一些高级技术如多重波表合成（Multiple Wavetable Synthesis）和矢量合成（Vector Synthesis）等。

多重波表合成允许同时选择多个波表进行合成，以产生更加复杂和丰富的音色。矢量合成则是一种更高级的合成技术，它通过将多个波形向量进行合成来产生音色，具有更高的灵活性和表现力。

著名的软硬件波表合成器

在硬件方面，除了前面提到的70年代末出现的PPG Wave系列合成器，历史上还有许多著名的硬件波表合成器。

Roland Sound Canvas系列是Roland公司推出的旗舰级硬件波表合成器，系列中有SC-55、SC-88、SC-8820、SC-88 Pro等型号：

这些合成器应用了很强的波表合成技术，能够模拟出各种真实乐器的音色，在音乐制作和现场演出中有着广泛的应用。

Yamaha MU系列也是著名的硬件波表合成器，包括MU50、MU80等设备：

在推出的那个年代，这个系列的合成器有着较大的ROM容量，能够存储较多的波形信息，因而也就有着更丰富的音色选择。MU系列的音色质量优秀，操作界面友好，深受当时的音乐制作人和演奏家的喜爱。

在软件方面，Xfer Records推出的软件波表合成器Serum几乎是电子音乐制作人人手一份的装备。它结合了波表合成与频率调制（FM）合成的特点，其波形扫描功能还允许实时调制波形，有着非常高的音色创作自由度。

Serum能够生成极为复杂且细腻的音色，这一特性尤其迎合了那些致力于探索高动态范围与音色多变性的电子音乐制作人的需求。

同样，Native Instruments推出的Massive和Massive X也以其强大的声音设计能力和灵活的调制选项而闻名：

这两款合成器都提供了广泛的波形选择、多种滤波器和效果器，以及直观的图形化界面，让电子音乐制作人们能够轻松地创造出复杂而富有表现力的音色。

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