, w- i7 _) o V电子音乐合成与MIDI 一.电子音乐合成 产生乐音的方法很多，现在用得较多的方法有模拟合成和数字合成两大类。 · 模拟合成法 " 减法合成 （滤波器 ） " 加法合成 · 数字合成法 "频率调制合成（ FM） "波表合成（Wavetable） "线形合成（LA） "先进集成式合成（AI） "先进向量合成（AV） "可变结构合成技术（VAST） 计算机中采用数字音乐合成技术，主要采用两种方法： " 频率 调制合成法（Frequenncy Modulation Synthesis） "波表合成法（Wavetable Synthesis，也称为乐音样本合成法） (一)频率调制合成 频率调制合成是通过硬件产生正弦信号，再经处理合成音乐。合成的方式是将波形组合在一起，理论上可以有无限多组波形。 乐音合成器的先驱Robert Moog采用了模拟电子器件生成了复杂的乐音。80年代初，美国斯坦福大学(Stanford University)的研究生John Chowning发明了一种产生乐音的新方法，这种方法称为数字式频率调制合成法(Digital Frequency Modulation Synthesis)，简称为FM合成器。他把几种乐音的波形用数字来表达，并且用数字计算机而不是用模拟电子器件把它们组合起来，通过数模转换器(DAC)来生成乐音。斯坦福大学得到了发明专利，并且把专利权授给Yamaha公司，该公司把这种技术做在集成电路芯片里，成了世界市场上的热门产品。FM合成法的发明使合成音乐工业发生了一次革命。 FM合成器生成乐音的基本原理如图05-07-1所示。它由数字载波器、调制器、声音包络发生器、数字运算器和模数转换器5个基本模块组成。数字载波器用3个参数：基音周期(pitch)、音量(volume)和各种波形(wave)。调制器用6个参数：频率(frequency)、调制深度(depth)、波形类型(type)、反馈量(feedback)、颤音(vibrato)和音效(effect)。乐器声音除了有它自己的波形参数外，还有它自己的比较典型的声音包络线，声音包络发生器用来调制声音的电平，这个过程也称为幅度调制AM(amplitude modulation)，并且作为数字式音量控制旋钮，它用4个参数A、D、S和R表示，这条包络线也称为ADSR包络线。
. R0 _5 }6 W; X8 B% `0 r% _ 通过改变图05-07-1中所示的参数，可以生成不同的乐音。例如： · 改变数字载波频率可以改变乐音的音调，改变它的幅度可以改变它的音量。 · 改变波形的类型，如用正弦波、半正弦波或其他波形，会影响基本音调的完整性。 · 快速改变调制波形的频率(即基音周期)可以改变颤音的特性。 · 改变反馈量，就会改变正常的音调，产生刺耳的声音。 · 选择的算法不同，载波器和调制器的相互作用也不同，生成的音色也不同。 图05-07-1中的13个声音参数和算法共14个控制参数以字节的形式存储在存储器中。播放某种乐音时，计算机就发送一个信号，这个信号被转换成存储器的地址，从该地址中取出用于产生乐音的数据。FM合成器利用这些数据产生的乐音是否真实，它的真实程度有多高，取决于可用的波形源的数目、算法和波形的类型。 (二)波表合成 使用FM合成法来产生各种逼真的乐音是相当困难的，有些乐音几乎不能产生，因此很自然地就转向乐音样本合成法。这种方法是将每种真实乐器发出的声音抽样，加以适当的处理后存储成声音样本（音色文件），记录在合成器的内存当中，需要时，调用相应样本来合成该乐器的乐音。这就是波表合成（图05-07-2）。内存器的容量越大，合成效果越好，价格也越贵。Wavetable的声音播放会比较真实，而且可以做比较多的音效变化。 乐音样本的采集相对比较直观。音乐家在真实乐器上演奏不同的音符，选择44.1kHz的采样频率、16比特的乐音样本，这相当于CD-DA的质量，把不同音符的真实声音记录下来，这就完成了乐音样本的采集。 乐音样本合成器所需要的输入控制参数比较少，可控的数字音效也不多，大多数采用这种合成方法的声音设备都可以控制声音包络的ADSR参数。产生的声音质量比FM合成方法产生的声音质量要高。 & B" n% d8 O' J f7 l F: F2 P' O/ L) n/ f, I
3 }0 Z2 m3 S" Z4 P' ^/ {8 @Wavetable的衡量标准有： "波表库容量 "复音数 "特殊效果 二.电子乐器数字接口 电子乐器数字接口(MIDI，musical instrument digital interface)是用于在电子乐器（例如音乐合成器 (music synthesizers)或乐器(musical instruments)）之间以及电子乐器和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议，是音乐与计算机结合的产物。从20世纪80年代初期形成标准，并逐步被音乐家和作曲家广泛接受和使用，现已成为电脑音乐的代名词。我们可以从广义上将其理解为电子合成器、电脑音乐的统称，包括协议、设备等等相关的含义。 (一)MIDI的形成 " 1982 年，国际乐器制造者协会通过了美国 Sequential Circuits 公司的大卫 . 史密斯提出的“通用合成器接口”的方案，并改名为“音乐设备数字接口”，即“ Musical Instrument Digital Interface ”， 缩写为“ MIDI ”，公布于世。 " 1985 年 11 月，国际乐器制造者协会公布了《 MIDI 1.0 版的细节规定》。 " 若干次修订 ,包括: · 尽管MIDI规范仍然停留在“MIDI 1.0”版本，但是，自从1984年最初的规范建立以来，MIDI规范还是有很大的增强和更新。除了附加的新的MIDI消息例如MIDI机器控制和MIDI演出控制消息，对其基本的协议来说也有相应的增强，增加了一些诸如组选择（Bank Select）、声音全关闭等特征，以及许多其他新的控制器命令。 · 到1995年为止，有五个独立的文档涵盖了基本的MIDI规范、附件(MSC & MMC)、附加标准MIDI文件和通用MIDI。 “95.1”版出版于1995年1月，把这些文档的最新版本收集在一起。基本的MIDI规范的版本(称为详细的规范)是在那个时候更早的4.2版本，它本身是“ 详细规范4.2版本”文档和“4.2附件”的一个汇总。 95.1版本集成了已存在的文档并且纠正这些文档中的一些小错误。 | 
