來源：電子音樂與計(jì)算機(jī)音樂基礎(chǔ)理論

常見的幾種聲音資源與聲電、數(shù)模轉(zhuǎn)換

音樂聲學(xué)基礎(chǔ)之三

5.1電子音樂中常見的幾種波形和聲音資源

客觀物質(zhì)世界的聲音資源是豐富多彩的，但音頻合成技術(shù)往往是從一些基本的聲音材料入手，從而有利于控制和把握。下面，我們介紹音頻合成中最常見的幾個(gè)基本波形。這些基本波形在模擬聲音合成中，是電壓控制振蕩器（VCO）與低頻振蕩器（LFO）的發(fā)聲依據(jù)。當(dāng)然在數(shù)字音頻合成中，也是最基本的和需要了解的波形。

一、正弦波（Sine Wave）

前面已經(jīng)對(duì)正弦波作了一般的介紹。需要進(jìn)一步說明的是，正弦音是最純的音響，它只由一個(gè)力度水平均勻的單一頻率構(gòu)成，即只有一個(gè)基頻，也就是它自已本身，而沒有其他泛音。之所以稱作“正弦”音，是因?yàn)樵趫D表顯示中，正弦波波形振動(dòng)曲線是隨三角函數(shù)正弦曲線的規(guī)律來變化的。

二、三角波（Triangle Wave）

三角波的形狀包含兩個(gè)線性階段，所以三角波的泛音的位置會(huì)落在其奇數(shù)的地方。如果與相同頻率的正弦波來作比較，三角波聽起來有C,E,G,B四個(gè)音，三角波第一泛音可以明顯地辨別出來，而其他泛音能量很小，因此我們經(jīng)常將三角波誤認(rèn)為正弦波。

三、鋸齒波（Sawtooth Wave）

鋸齒波的形狀類似于三角波，但鋸齒波包含了奇數(shù)與偶數(shù)的泛音，只是分為正向（Positive Sawtooth）和反向（Negative Sawtooth），鋸齒波的聲音聽起來非常明亮。

四、方波（Square Wave）

方波的泛音只落在奇數(shù)位位置，方波有著豐富的泛音內(nèi)容，因此，其產(chǎn)生的聲音效果與正弦音形成對(duì)照，在古典工作室里被廣泛應(yīng)用。方波發(fā)生器不只在早期工作室里受到歡迎，由于其豐富的聲音資源，后來已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。

五、脈沖波（Pulse Wave）

將方波在時(shí)域上變化正負(fù)級(jí)長度從而帶來頻譜的變化，就形成了脈沖波。脈沖波與方波比較接近，都擁有豐富的泛音，因此有些教科書將兩者視為一類。脈沖波的最大特點(diǎn)是會(huì)隨著時(shí)域變化與所設(shè)定的參數(shù)來變化調(diào)整泛音數(shù)，泛音的多少取決于脈沖波形狀的變化。

一般來說，波形的曲線越尖銳，頻譜內(nèi)容越豐富。圖5-6顯示了頻率相同但波形不同的兩個(gè)聲音，這將會(huì)帶來不同的頻道譜和不同的音色。

六、噪音

從客觀物理現(xiàn)象看，噪音與樂音相比，樂音含有確定的音高，有突出的諧和的頻譜，而噪音包含有理論上無限、持續(xù)的頻率分布。波形不是規(guī)律的周期循環(huán)，振幅是任意無規(guī)律的波動(dòng)起伏。

而從主觀上看，噪聲泛指聽者主觀不需要的一切聲音。凡時(shí)對(duì)人來說不需要的聲音，那怕是樂音，或本人曾經(jīng)喜歡的樂音，都可能被視為噪音。當(dāng)然對(duì)噪音的界定，往往主客觀兩者有著緊密的聯(lián)系。

總之，從聲音合成的角度看，噪音有著豐富的頻譜內(nèi)容。這就為計(jì)算機(jī)合成、加工提供了理想的材料，這尤其表現(xiàn)在后面介紹的減法合成中。因此，對(duì)于計(jì)算機(jī)音樂來說，噪音是電子音響合成至關(guān)重要的聲音資源。
 
七、白噪聲

所謂白噪聲（White Noise），是指一種聲音信號(hào)，（一般是噪音）其所有頻率的振幅強(qiáng)度與它的頻率高低相對(duì)應(yīng)。就是說，高頻振幅相對(duì)高，低頻振幅相對(duì)低。白噪聲有時(shí)也稱作白聲，辭源上是從光學(xué)中的“白光”（White Light）一詞引申而來。白光是指同時(shí)呈現(xiàn)所有光譜的光學(xué)現(xiàn)象。

純粹的白噪聲在現(xiàn)實(shí)物理世界中幾乎是沒有的，它只能通過白噪聲發(fā)生器來產(chǎn)生。由于白噪聲豐富的頻譜和極大的可塑空間，它一直是計(jì)算機(jī)聲音合成中非常有用的聲音資源。

一個(gè)頻率變化在三個(gè)八度的白噪聲頻譜�？梢钥闯鏊奶攸c(diǎn)是隨著頻率的增高，其振幅能量也在增長。與此相對(duì)應(yīng)的是粉噪聲（Pink Noise），它的振幅不隨著頻率變化，各個(gè)八度頻率的振幅能量都是一樣的。

5.2聲電轉(zhuǎn)換

前面，我們介紹了音頻技術(shù)中一些基本聲音資源。下面我們進(jìn)一步介紹聲音資源的轉(zhuǎn)換，即聲電轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換。對(duì)于電子聲學(xué)和數(shù)字音頻技術(shù)來說，聲電轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換是最基本的技術(shù)原理。

聲電轉(zhuǎn)換主要是指機(jī)械振動(dòng)所發(fā)出的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻電流信號(hào)，最后又還原為聲信號(hào)的一個(gè)系統(tǒng)。整個(gè)過程可以概括為換能、放大、還原三個(gè)環(huán)節(jié)。

如同一般物理振動(dòng)可以產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)一樣，電流也可以產(chǎn)生振動(dòng)。電流的振動(dòng)稱為電振動(dòng)。隨衰減作周期性變化的電流稱為振蕩電流。能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路中做振蕩電路，它一般由電阻、電感和電容等電子元件組成。電路所產(chǎn)生的振蕩頻率，即電路的固有頻率，由該組成元件的不同參數(shù)所決定。

電振蕩是聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素。

在聲電轉(zhuǎn)換過程中，聲學(xué)能量以電壓波的形式通過適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎ɑ蚍Q變換器）如麥克風(fēng)，轉(zhuǎn)換為一種相似的電子信號(hào)，這種電子信號(hào)被稱為電壓（Voltage），它