縱觀國內(nèi)的電子音樂教程，不難發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的人都在拿所謂的“合成器”當(dāng)作音色庫來使用，但是其實合成器所能做的不僅僅是采樣音源所提供的“調(diào)用音色”-->“微調(diào)”的操作。我們一般說，合成器是用來從頭塑造一個聲音的。那么何謂從頭？何謂塑造？這個教程見帶領(lǐng)你聲音的最開始，也就是一個波(Wave)，也就是波形(Waveform)開始。

可能你有疑問，為什么我們早一個合成器的教程上還要像數(shù)學(xué)書一樣注明英文名稱呢？因為你以后看到的合成器界面是這樣的：

況且很多時候大家在交流的時候比較專業(yè)的部分也是用英文名稱的，所以，我推薦大家從一開始就從英文術(shù)語開始。

下面我們進(jìn)入正題：想要搞懂合成器如何發(fā)出聲音，我們先來搞懂什么是聲音。

一、波

聲音在物理上的特征是，是一列有相間的氣體壓力構(gòu)成的向遠(yuǎn)方傳遞的波。好了那么問題來了，既然聲音是波，那么構(gòu)成一列波，我們需要什么呢？

學(xué)過高中(主要高一)物理的同學(xué)可以明確的告訴我，機(jī)械波就是有頻率(Frequency)，振幅(Volume)和初始相位(Zero Phase, = Phase)。聲波其實也一樣。但是當(dāng)我們談到音色的合成時，這三個基本的量又被賦予了新的含義。由于大多數(shù)時候Phase（還記得是什么嗎？）作用有限，我們先不談。

在合成器中，波的頻率決定了這個波所表現(xiàn)的時那個音(Note)。例如，我們非常熟悉的A4這個音一般是440Hz(Hurtz, 頻率的物理單位)。我們可以說，一個波的音高取決于這個波的頻率。

波的振幅決定了波的音量，也就是Volume。因此，振幅越大，音量越大；振幅越小，音量越小。

二、波形

下面，你可能會問，有了音高、音量，那這個音的音色是什么呢？樂器的音色由波形(Waveform)決定，波形描述任何物理量在時間上變化所對應(yīng)函數(shù)的曲線圖形。用人話說，就是這個波單個周期的樣子。畫到圖上面，橫軸是時間，縱軸是響度，也就是這個位置震動的幅度。我們先來看看一些常見樂器的波形長什么樣：

我們可以發(fā)現(xiàn)這三種樂器的波雖然周期／振幅大體相等，但是顯然地，他們發(fā)出的聲音的音色截然不同。但是，為什么波形讓聲音聽起來十分不同呢？下面的內(nèi)容對于整個現(xiàn)代音樂理論都至關(guān)重要。

于是乎，我們不得不提到這個著名的人物：讓·巴普蒂斯·約瑟夫·傅里葉(J.B.J.Fourier)。他提出的理論在音樂中的應(yīng)用是：任何聲音的波形，都可以分解成不同頻率，不同初相，不同響度的正弦波的和。而我們把這些除基礎(chǔ)頻率以外的、比較弱的正弦波叫做這個音色的泛音(Harmonics)。是不是不太明白？我們來做兩個實驗。

首先，我們來畫一個sin(x)的波形，假設(shè)它是我們的基礎(chǔ)波形：

如果我們添加上y=0.5sin(2x)這個二倍頻率的泛音，那么我們最終的到的波形如下圖所示：

如果我們繼續(xù)添加泛音，波形會變得越來越復(fù)雜：

我們由這里可以發(fā)現(xiàn)，每一個泛音的組合都對應(yīng)這特定的一種波形，就好像每一個特定的身份證號碼都代表著一個唯一的人，那么我們?nèi)绾伪硎具@一系列泛音呢？我們要引入時域(time domain)和頻域(frequency domain)的概念了。

三、時域和頻域

在這里，我們把波形的圖像里的那個振幅－時間平面所能表示的范圍叫做時域，也就是說，波形是波，也就是震動，在時域里的形態(tài)和表現(xiàn)。為了看到波的波形，我們需要用到示波器(oscilloscope)。那么有沒有一種圖像描述了波在頻域里的特征呢？

當(dāng)然是有的，我們用橫軸表示頻率，縱軸對應(yīng)頻率的正弦波的響度，得到的圖像就是這個音色在頻域里的ID了。我們把這種圖稱為頻譜圖(spectrum map)。顯示波的頻譜圖的儀器叫做頻譜儀(spectrum analyzer)。

下面的gif動圖里現(xiàn)實了這種對應(yīng)關(guān)系：我們用 ?表示波形，用? 表示頻譜。來自

https://blog.csdn.net/liwenlong_only/article/details/80535835

頻譜圖的意義是能一下把構(gòu)成音色的泛音一目了然地看到，所以可以說是一種上帝視角。接下來，我們在合成器里對波形的所有操作都可以說是對頻譜的操作。

四、小結(jié)和預(yù)告

我們來總結(jié)一下這節(jié)課的要點。

1. 震動在空氣中產(chǎn)生波。

2. 波的基本特征有振幅、頻率、音色。

3. 波形描述了震動在時間上的特征。

4. 音色和波形有關(guān)。

5. 波形可以分解為不同響度的泛音（正弦波）。

6. 泛音決定音色。

7. 我們用頻譜圖表示泛音的響度和頻率的關(guān)系。

8. 頻譜域波形一一對應(yīng)，分別表示波在頻域和時域的特征。

這節(jié)課出現(xiàn)的名詞索引：

1. 波?????????????wave

2. 頻率????????frequency

3. 響度????????loudness

4. 相位????????phase

5. 音符????????note

6. 音量????????volume?

7. 波形????????waveform

8. 傅立葉????J.B.J.Fourier

9. 泛音????????harmonics

10. 頻域????????frequency domain

11. 時域????????time domain

12. 波形圖????oscillograph

13. 示波器????oscilloscope

14. 頻譜圖????spectrum map = spectrum

15. 頻譜儀????spectrum analyzer

次回予告：下節(jié)課：第二課—幾種基本合成思路。