第2章数字声音简介 计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。从20世纪80年代初期开始,MIDI已经逐步被音乐 家和作曲家广泛接受和使用。MIDI是乐器和计算机使用的标准语言,是一套指令(即命令的 约定),它指示乐器即MID设备要做什么,怎么做,如演奏音符、加大音量、生成音响效果 等。MIDI不是声音信号,在MIDI电缆上传送的不是声音,而是发给MIDI设备或其它装置让它 产生声音或执行某个动作的指令 MIDI标准之所以受到欢迎,主要是它有下列几个优点:生成的文件比较小,因为MID 文件存储的是命令,而不是声音波形;容易编辑,因为编辑命令比编辑声音波形要容易得多 可以作背景音乐,因为MIDI音乐可以和其它的媒体,如数字电视、图形、动画、话音等一起 播放,这样可以加强演示效果 产生MIDI乐音的方法很多,现在用得较多的方法有两种:一种是( frequency modulation,FM)合成法,另一种是乐音样本合成法,也称为波形表( Wavetable)合成法。这 两种方法目前主要用来生成音乐。在介绍MDI之前先简单介绍FM合成法,然后介绍乐音样本 合成法,再介绍MIDI系统 2.6.2FM合成声音 音乐合成器的先驱 Robert moog采用了模拟电子器件生成了复杂的乐音。20世纪80年代 初,美国斯坦福大学( Stanford University)的一名叫 John Chowning的研究生发明了一种产 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( digital to analog convertor,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2-07所示。它由5个基本模块组成: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。数字载波器用了3个参数:音调( pitch) 音量( volume)和各种波形(wave):调制器用了6个参数:频率( frequency)、调制深度( depth) 波形的类型(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( amplitude modulation),并且作为数字式音量控制旋钮 它的4个参数写成ADSR,这条包络线也称为音量升降维持静音包络线( Attack, decay, sustain, release,ADSR)包络线。 数字 楣制 频率 載波 深度 波形 类型 音猸 反馓 音量 颤音 波形 音效 组合数字载波和制落F模拟声音 波形参数进行数字运算 信号输出 S Attack:音量提升速度 Decay.·音量下降速度 Sustain乐音维持强度 声音包络发生器|3ae:声音回零速度 图2-07FM声音合成器的工作原理 在乐音合成器中,数字载波波形和调制波形有很多种,不同型号的FM合成器所选用的 波形也不同。图2-08是 Yamaha OPL-II数字式FM合成器采用的波形。第2章 数字声音简介 8 计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。从20世纪80年代初期开始，MIDI已经逐步被音乐 家和作曲家广泛接受和使用。MIDI是乐器和计算机使用的标准语言，是一套指令(即命令的 约定)，它指示乐器即MIDI设备要做什么，怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音响效果 等。MIDI不是声音信号，在MIDI电缆上传送的不是声音，而是发给MIDI设备或其它装置让它 产生声音或执行某个动作的指令。 MIDI标准之所以受到欢迎，主要是它有下列几个优点：生成的文件比较小，因为MIDI 文件存储的是命令，而不是声音波形；容易编辑，因为编辑命令比编辑声音波形要容易得多； 可以作背景音乐，因为MIDI音乐可以和其它的媒体，如数字电视、图形、动画、话音等一起 播放，这样可以加强演示效果。 产生MIDI乐 音的方法 很多， 现在用 得较多的 方法有 两种： 一种是(frequency modulation，FM)合成法，另一种是乐音样本合成法，也称为波形表(Wavetable)合成法。这 两种方法目前主要用来生成音乐。在介绍MIDI之前先简单介绍FM合成法，然后介绍乐音样本 合成法，再介绍MIDI系统。 2.6.2 FM合成声音 音乐合成器的先驱Robert Moog采用了模拟电子器件生成了复杂的乐音。20世纪80年代 初，美国斯坦福大学(Stanford University)的一名叫John Chowning的研究生发明了一种产 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(digital to analog convertor，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2-07所示。它由5个基本模块组成：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。数字载波器用了3个参数：音调(pitch)、 音量(volume)和各种波形(wave)；调制器用了6个参数：频率(frequency)、调制深度(depth)、 波形的类型(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(amplitude modulation)，并且作为数字式音量控制旋钮， 它的4个参数写成ADSR，这条包络线也称为音量升降维持静音包络线(Attack，decay， sustain，release，ADSR)包络线。 图2-07 FM声音合成器的工作原理 在乐音合成器中，数字载波波形和调制波形有很多种，不同型号的FM合成器所选用的 波形也不同。图2-08是Yamaha OPL-III数字式FM合成器采用的波形