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音频合成中最常见的基本波形浅析

我爱方案网| 音频,正弦波,三角波,锯齿波,方波,波形| 2011-10-27
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    * 音频合成中最常见的几个基本波形

本文介绍音频合成中最常见的几个基本波形。这些基本波形在模拟声音合成中,是电压控制振荡器(VCO)与低频振荡器(LFO)的发声依据。当然在数字音频 合成中,也是最基本的和需要了解的波形。

1、正弦波(Sine Wave)

前面已经对正弦波作了一般的介绍。需要进一步说明的是,正弦音是最纯的音响,它只由一个力度水平均匀的单一频率构成,即只有一个基频,也就是它自已 本身,而没有其他泛音。之所以称作“正弦”音,是因为在图表显示中,正弦波波形振动曲线是随三角函数正弦曲线的规律来变化的。

2、三角波(Triangle Wave)

三角波的形状包含两个线性阶段,所以三角波的泛音的位置会落在其奇数的地方。如果与相同频率的正弦波来作比较,三角波听起来有C,E,G,B四个 音,三角波第一泛音可以明显地辨别出来,而其他泛音能量很小,因此我们经常将三角波误认为正弦波。

3、锯齿波(Sawtooth Wave)

锯齿波的形状类似于三角波,但锯齿波包含了奇数与偶数的泛音,只是分为正向(Positive Sawtooth)和反向(Negative Sawtooth),锯齿波的声音听起来非常明亮。

4、方波(Square Wave)

方波的泛音只落在奇数位位置,方波有着丰富的泛音内容,因此,其产生的声音效果与正弦音形成对照,在古典工作室里被广泛应用。方波发生器不只在早期 工作室里受到欢迎,由于其丰富的声音资源,后来已经成为标准的设备。

5、脉冲波(Pulse Wave)

将方波在时域上变化正负级长度从而带来频谱的变化,就形成了脉冲波。脉冲波与方波比较接近,都拥有丰富的泛音,因此有些教科书将两者视为一类。脉冲 波的最大特点是会随着时域变化与所设定的参数来变化调整泛音数,泛音的多少取决于脉冲波形状的变化。

一般来说,波形的曲线越尖锐,频谱内容越丰富。图5-6显示了频率相同但波形不同的两个声音,这将会带来不同的频道谱和不同的音色。

6、噪音

从客观物理现象看,噪音与乐音相比,乐音含有确定的音高,有突出的谐和的频谱,而噪音包含有理论上无限、持续的频率分布。波形不是规律的周期循环, 振幅是任意无规律的波动起伏。

而从主观上看,噪声泛指听者主观不需要的一切声音。凡时对人来说不需要的声音,那怕是乐音,或本人曾经喜欢的乐音,都可能被视为噪音。当然对噪音的 界定,往往主客观两者有着紧密的联系。

总之,从声音合成的角度看,噪音有着丰富的频谱内容。这就为计算机合成、加工提供了理想的材料,这尤其表现在后面介绍的减法合成中。因此,对于计算 机音乐来说,噪音是电子音响合成至关重要的声音资源。

7、白噪声

所谓白噪声(White Noise),是指一种声音信号,(一般是噪音)其所有频率的振幅强度与它的频率高低相对应。就是说,高频振幅相对高,低频振幅相对低。白噪声有时也称作 白声,辞源上是从光学中的“白光”(White Light)一词引申而来。白光是指同时呈现所有光谱的光学现象。

纯粹的白噪声在现实物理世界中几乎是没有的,它只能通过白噪声发生器来产生。由于白噪声丰富的频谱和极大的可塑空间,它一直是计算机声音合成中非常 有用的声音资源。

一个频率变化在三个八度的白噪声频谱。可以看出它的特点是随着频率的增高,其振幅能量也在增长。与此相对应的是粉噪声(Pink Noise),它的振幅不随着频率变化,各个八度频率的振幅能量都是一样的。

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