解读模拟合成器『9』--加法合成（上）

模拟合成分为两大阵营??减法合成和加法合成，前面我们已经对减法合成有所了解，这一讲将介绍更为复杂的加法合成。（虽然加法合成现在更多的是被用在数字合成器上，但实际上他起源于模拟合成器）

加法合成的原理：

加法合成的原理非常简单，首先来看图示1（Figure1）中描绘的理想的锯齿波形，锯齿波包含了所有次数的谐波，其2次谐波的振幅为基波的1/2，3次谐波的振幅就是基波的1/3，锯齿波的情况请看图示2（Figure2）。



图示2（Figure2）中只画出了9个谐波，实际上会有无限多的谐波出现在锯齿波中，如果一直画下去等到死也画不完。也许你会认为我太偷懒了，只有9次谐波能代表原来的波形吗？请看图示3（Figure3）为使用1-9次谐波生成的波形，与图示1（Figure1）中原始的锯齿波形还算差的不多吧？



看来只使用一些现成的多次谐波就可以组成相应的波形，是这样的吗？当然是必然是显然是地！在某种意义上说，波形和多次谐波代表着相同的东西。我们可以使用1-9次谐波组成许多波形，比如我们将1-9次谐波都赋予相同的振幅，像图示4（Figure4）那样，那么就可以得到图示5（Figure5）那样的波形。



看到了吧，图示5（Figure5）与图示3（Figure3）是多么的不一样，他带有更多的高频部分，而且声音更加明亮。再看图示6（Figure6）和图示7（Figure7）中分别显示了使用1-3次谐波制作的接近于方波的波形。

现在你应该知道加法合成的本质了：定义不同谐波的频率和振幅，将他们混合在一起组成一个新的声音。不过你想使用1-9次谐波组成一个类似锯齿波的波形，就需要9个震荡器，9个放大器，1个混音器，还需要1个门限来控制放大器的开关，就像图示8（Figure8）所示的那样，你可以想象的出这样的合成器效率不会很高，还很占地方，但是在理论上加法合成就是这样的。



早期的加法合成器：

在模拟合成领域中，加法合成器是绝对的老大（从体积上来说），而且他比我们熟悉的VCO-VCF-VCA（震荡器-滤波器-放大器）合成器早出现了30年。其中最著名的就是Hammond Tonewheel加法合成器，哦他的“艺名”应该叫Hammond Organ。（Hammond风琴）

Hammond风琴提供了最经典的拉杆模块，我来解释拉杆是什么。在Hammond风琴合成器上，有9个拉杆，每个拉杆都可以任意拉出来或推进去（如下图）。其中有2个棕色的拉杆，4个白色的，还有3个黑色的，每个拉杆上都有1-9的刻度，可以按照刻度拉出或推进拉杆。当你把9个拉杆中的8个都推进去，只留一个拉杆在外面，那么按下琴键后你将得到一个纯净的正弦波声音，如果不放手继续拉出另外一个拉杆，声音中将加入一个新的正弦波，拉出几个拉杆声音就由几个正弦波组成。下图列出了每个拉杆的声音特性，拉杆拉出长短的不同声音频率也不同，于是使用这9个拉杆拉出不同的位置就可以组成成千上万种声音。



但是这9个拉杆发出的声音只能是模仿出成千上万种风琴的声音，而对于其他声音就无能为力了，这显然还不是真正意义上的加法合成器。不论声音合成的方法有多高深，也不论波形是多么复杂，如果声音始终是一成不变的，那么他只能发出类似风琴的声音。所以说我们需要变化的声音，变化的加法合成。

为声音加入变化的一个办法就是使用效果器，比如相移器，镶边效果器，回声效果器，但这不能改变声音本身的特性，实际上Hammond风琴就带有合唱、颤音、混响等效果器，这些效果器可以使风琴声音更加鲜活，但绝对改变不了声音的本质特性，因为加效果并不是一个合成声音的方法，我们必须使用其他的方法。

下一讲我们介绍创造更富于变化的声音的方法：傅里叶合成（Fourier synthesis）。

本文根据《Sound on Sound》杂志的《Synth secrets PART 14：An Introduction to Additive Synthesis》编译