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大觉者电脑音乐教程『第四课』——揭开“波”的秘密

? 信息发布:网站管理员? 发布时间:2008-12-12 17:14:32 ?点击次数:1312


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物理试验课上,学生们分组在示波器上调出正弦波。一个小组的波型已经调的差不多了,但那个男生还不满足,继续拧旋钮,同组的女孩急了,大叫:别拧了,我的波都快变形了!

呵呵……和大家讲个笑话啦……下面开始讲课。

在前面几讲中,我一直在说音频在音乐制作中的重要性。是的,现在的音乐制作已经完全不再是像从前那样只摆弄MIDI音符了,无时无刻不在与数字音频打交道。在这节课里,我们就来讲讲音频的基础知识,从最基本的知识说起,详细谈一下“声音”的概念。

声音,它究竟是什么?可能大家都知道,声音是振动产生的。比如你敲一个饭碗,它振动发出声音。拨动吉他的琴弦,吉他就发出声音。不过,仅仅振动也是产生不了声音的。大概我们都记得初中教科书里有一个试验,把一个闹钟放在一个玻璃罐子里,抽掉罐子里的空气,无论那个闹钟怎么振动,也是根本没有声音的。因为声音是要靠介质来传递的,比如空气。所以说,声音是一种波,通常我们叫它声波。声波传进人的耳朵,使人耳中的鼓膜振动,触动听觉神经,人才感觉到了声音。

如果你学过乐理就会知道,声音分为乐音和噪音。它们的区别是什么呢,其实很简单,乐音振动得比较有规则,所以有固定音高。而噪音的振动是毫无规则的,无法形成音高。制作音乐,可并不是只和乐音打交道,噪音也是很常用的。比如你是玩摇滚的,那你肯定对噪音很感兴趣,往往你的吉他发出的到底是乐音还是噪音你自己也很难讲了哈哈哈……

我们身边的声音类型实在是太多了,各种各样的声音都是截然不同。钢琴的声音和大鼓的声音截然不同,风铃的声音和打铁的声音截然不同……其实都是振动,但只因为它们振动得不一样,所以就产生了不一样的声音。

决定乐音声音不同的有三个条件:音高、音量和音质。

我们首先来说说音高。

为什么钢琴上的每个琴键声音都不一样呢(废话,都一样怎么弹)?掀开钢琴盖可以看到钢琴的弦是由粗到细,不一样的。由于粗细不同,弦的振动频率也就不同。很显然粗的弦就不如细的振动得快。音高不同的产生,就是由于振动的频率不同。频率越高,音高就越高。

声音频率的单位是赫兹,英文简写为Hz。赫兹 (1857-1894),是德国物理学家,他发现了电磁波,为了纪念他,人们用它的名字来做为频率的单位。

一赫兹是什么概念呢,呵呵,就是一秒钟振动一次。那么440Hz呢,当然就是每秒振动440次。这个声音就是音乐中的标准A音,是乐器定音的标准。而钢琴中央C的频率则是261.63Hz。

人的耳朵能够听到的范围,是20Hz到20000Hz。这个范围内的声音是人类能够听到的声音。低于这个频率范围的声音叫次声波,这种声音能使人头晕眼花,甚至可以用来制作杀人武器。而高于这个频率范围的声音叫做超声波,这个可能大家都比较熟悉了。如果你要是能听到20000Hz以上频率的声音,嘿,你就可以做蝙蝠侠了。我们的音乐,当然也都在人耳可听到的范围之内。

下面这段声音,就是依次播放了从20Hz到20000Hz的频率范围内的所有声音。也就是常说的“扫频”声,听听看,你都能听到么?

点击此处听示范

如果把从20Hz到20000Hz的频率范围内的所有声音一起同时播放,也就是人耳能听到的所有频段的声音都一起响,会是什么样的声音呢?呵呵你听听吧!

点击此处听示范

哈哈,是不是很像……对,这就是白噪声。也就是包含了人耳能听到的所有频段的声音。如果用滤波器将白噪声的特定频段减少后,我们还可以得到粉色噪声。

在音乐制作中我们必备的频谱仪软件,其很重要的一个作用就是用来观看从20赫兹到20000赫兹之间各个频段的声音分布情况。当然关于频谱仪的使用我们以后会讲到。


?频谱仪软件

接下来说说音量。音量的概念很好理解,就是“响不响”的概念嘛。也就是声音的强弱了。音量由声波的振幅决定。什么叫“振幅”呢?这也不是啥黑话,顾名思义就是振动的幅度嘛。呵呵,你可以观察一下吉他的琴弦,轻轻拨动琴弦发出小的声音。再狠狠拨动琴弦发出强的声音,看看琴弦的振动幅度,是不是声音越大,振动的幅度也就越大?哈就是这样。在振动或振荡过程中,振动的物理量偏离中心值的最大值,叫做振幅。

振幅越大,声压越高,声音听起来也就越响。声音的大小有个单位,这就是分贝。英文简写为dB。人耳可不是仪器,对声音强弱的辨别是一种模糊概念。一般来讲,3分贝内的音量变化,一般人是察觉不出来的。当然,耳朵很好的音乐家或者声学工作者还是可以辨别几个分贝的音量变化的。也许你可以在很多设备和软件上看到增加几dB或者减少几dB这样的控制键,就是这个原理。用这个音量差来衡量声音的变化。

最后要说的就是音质了。音质这个东西很有意思。呵呵。你看,同样是标准音A,振动频率都是440Hz,但钢琴和二胡的声音相差有多远!即使都是二胡,一把好的二胡和街上乞丐的二胡,音质相差也是非常大,我们在做电脑音乐的时候,要面对各种各样的音色,同样是A,同样的振动频率,音色则千变万化!这究竟是怎么回事?不是振动频率都一样吗?怎么会声音不一样呢?

呵呵,音质的不同,是由于频谱特性和包络的不同而造成的。这要从波的构成说起。我们多次说到正弦波,正弦波是什么?它是最纯的波,是构成一切波的基础。也就是简谐运动所产生的波。它的波形是正弦函数的曲线波形,正弦函数是初中课本里的知识,大家应该都知道吧!就是这样的曲线啦:


?正弦波的曲线

(读者嚷道:初中的数学课我在睡觉,根本没听讲)哼哼,谁叫你当时没好好学习的,快去找初中课本补习吧……下面来两个会动的图,你就知道简谐运动是如何产生正弦波的了。图来。


?弹簧的简谐运动


?单摆的简谐运动

呵呵就是这个原理。这就是最纯的波。可惜,我们身边的声音可并不都是正弦波,而是包括了各种各样的高频成分,这些成分就叫做谐波,也就是谐波分量。我们还是说那个标准音A,它的频率是440Hz,但这个频率是指基频的频率,而并不是这个音里包含的所有频率。下面的图是钢琴的A音放大之后的波形,我们可以看到这个波比正弦波要复杂得多。


?钢琴标准A音的立体声波形,点击放大看的更清楚

谐波其实仍然是由正弦波构成的,它可以分解为多个频率和振幅各不相同的正弦波。这就是着名的“傅立叶定律”。其实就是说,在有限频谱内无论多么复杂的波形,都是由非常多的不同频率振幅的正弦波叠加而成。不同的叠加方式就可以组合成各种复杂的波形,合成器正是根据这个原理发明的。

为什么管弦乐队发出的声音表现力那么强?正是因为不同的声音叠在一起的时候就会产生新的音色。比如一支单簧管和一支英国管在一起吹就形成一种新的声音色彩,这也是人的非线形听觉特性所决定的。从这个道理来讲,我们就可以看出配器的重要性,不同的乐器的不同叠加,其可能性是千变万化的。从而造就出千变万化的音乐色彩。

另外改变声音的包络也可以改变音色,其实也就不同的声音波形都是有自己的特性的。比如钢琴的声音都是有一个音头的:“当——”然后逐渐衰减。而弦乐就不是。看下面两个波形的样子就可以很清楚地看到它们的不同。


?钢琴的波形和弦乐的波形

下面先听一下这个钢琴的声音。

点击此处听示范

如果我用音频软件里的淡入曲线把钢琴的音头给它去掉,那么,你再听听,你还能听出它是钢琴么?哈哈


?去掉音头之后

点击此处听示范

呵呵,是不是已经根本不再是钢琴的声音了?

所以在合成器里,改变声音本身的包络也是调音色的重要手段。

好,就先讲到这里。在这节课中,我们主要讲了有关声音的最基础知识。这些东西看似无用,但实际上却是最基本的一些概念,这些概念,对于我们以后接触合成器、采样器以及音频编辑软件和音频效果器,尤其是滤波类效果器,都是必需的。

(待续)


?本文摘自:http://www.midifan.com
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