【知识科普】虚拟的模拟合成（上）

      今天我们要学习的是关于虚拟模拟合成的知识，让我们现在就出发...

 

可视化电路

 

      在令人惊叹却又易被忽视的Yamaha VL1上市的同一年，在当时以电鼓系统而闻名的瑞典制造商Clavia发布了它的第一代Nord Lead合成器。这件乐器的音色发生器在某些方面类似于VL1的物理建模，因为它是通过数字模型而不是通过对不断重复的波进行滤波和塑形来产生声音。于是借助于Nord Lead，Clavia可以模拟出模拟合成电路的电器特性，而不是声学乐器的物理特性。

      在这种形式的合成中所涉及的建模技术，最初是为电路设计领域开发的，目的是快速有效地测试和完善电路。如果没有电路建模，原型电路需要手工制作，或者仅能作为高成本原型机的一次性部件。为了精确起见，电路建模不仅仅是绘制信号路径，还需要细致考虑每一个独立组件的特性。

 

      Nord的Lead合成器已经成为非常流行的合成器，其早期产品率先提出了对模拟合成电路建模的想法。

 

模拟的非线性

 

      模拟电路中的器件林林总总，包括了：电阻、电容、二极管、晶体管等等。这些器件具有非线性的响应，也就是说输入端的信号变化不一定会导致输出端信号1：1的变化。

      以晶体管为例，它可以等效为一个电子开关，其行为会依据电压不同而出现变化。还有电位器，它所带来的电压衰减可能不会均匀分布在旋钮的整个旋转范围内。大多数零部件都会表现出这种的非线性的响应，而且非线性本身也会受到制造商和型号的影响，甚至温度和湿度等环境因素也会带来影响。

 

      Gary Numan和Roland D-50，这是第一款将采样回放和数字合成相结合的经济型合成器。

 

      在堆满电子元件的模拟合成器中，这种非线性的综合影响在乐器的音色和特性方面起着巨大的决定性作用。这也是无法使用传统的基于DSP的滤波器、振荡器或其他什么器件能够模仿出的。你当然可以把数字滤波器编辑成非线性的，但是这种模拟行为的本身是固定和线性的，因此最终无法令人信服。

 

      而换成电路建模后，乐器设计师可以创建出模拟合成组件的数字建模，包括振荡器、滤波器、包络等等。此外，这些建模还可以准确模仿出电路的非线性，并且用户还可以实时修改参数。据此制造出的合成器在声音及行为上与真正的模拟合成器几乎完全相同。