你知道嗎？其實所有的電子樂器，大概都可以歸類成兩種類型：「取樣機」和「合成器」。它們的差別很簡單：

• 取樣機（sampler）是使用預先錄好的聲音來當作音色，
• 而合成器（synthesizer）是使用電路產生或是數學算出來的聲音來當作音色。

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這一篇文章是由 Arturia，以及台灣總代理 穎凱國際 Sound Sketch 贊助。

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取樣機超好玩，可是⋯⋯

好和弦的忠實觀眾們，應該都知道我超級喜歡玩取樣機，因為取樣機可以讓我把「任何聲音檔案」當成音色來演奏。像是我曾經就把各種嘴巴發出的聲音放到取樣機裡，做了這一首《CORONA 爸爸崩之歌》：

或是在這一部影片裡面，我只用寶特瓶發出的聲音做了一整首歌：

以及在這個影片，我把 How 哥的聲音放到取樣機裡演奏了師大附中的校歌：

事實上，絕大部分的人家裡的數位鋼琴和電子琴，只要它們是可以發出像是鋼琴、弦樂、爵士鼓之類的真實樂器的聲音，大概 99% 都是使用取樣機來達成的。

取樣機雖然很強大、很好玩，可是它也有一個最大的限制，那就是你必須先去錄製那個聲音的樣本。如果我今天想要製作一個真實世界不存在的、沒有人聽過的、全新的聲音要怎麼辦？這個時候我就不能使用取樣機，而是要使用合成器（synthesizer）了。

所以在今天的這篇文章，我要跟你介紹合成器的最基礎知識，目標是讓你在讀完之後，真的能夠鼓起勇氣，開始拿起一台合成器來做音樂。

鼓起勇氣？

為什麼說用合成器需要「鼓起勇氣」呢？因為我知道在古典音樂圈裡，有不少人是懼怕、或甚至是排斥合成器的。他們不喜歡合成器多半是因為以下兩個原因：

1. 因為合成器發出來的聲音不像真的樂器。
2. 因為合成器看起來好可怕、好難用。

關於第一點，我只能說他們搞錯重點了，合成器本來就不是用來模仿真實樂器的（那是取樣機的工作），合成器是用來創造全新聲響的聲音設計工具。

至於第二點，我是可以理解啦。如果你是初學者的話，看到市面上各式各樣的合成器，不管是實體的還是電腦上的軟體版，每一個上面都有八百萬個轉鈕，搞得好像戰鬥機儀表板一樣，要是我第一次看到也會完全不知道該怎麼辦。

但是好消息是，合成器的運作原理其實很簡單，繼續往下閱讀，你很快就會了解了！

三個重要步驟

根據合成聲音的方法不同，合成器又可以細分成很多種類，像是減法合成、加法合成、波表合成、微粒合成、頻率調變、物理建模⋯⋯等等，不過在這篇文章我們只討論，最基本而且最常見的減法合成器。

一個減法合成器發出聲音，只需要以下三個步驟：

1. 用振盪器（oscillator）產生基本聲波
2. 用濾波器（filter）去除這個聲波當中不要的部分 ¹
3. 用擴大器（amplifier）調整聲音的音量變化

就這樣而已，你不覺得跟做菜有點像嗎？就是你要先買食材嘛，然後你就切掉食材當中不能吃的部分，最後就是把它加熱到適當的溫度就可以吃了。合成器的觀念，真的就是這麼簡單而已。

振盪器（oscillator）

合成器當中，用來產生基本聲波的構造，就叫做「振盪器」。

絕大部分的合成器，都可以發出以下這四種基本聲波：

• 正弦波（sine）
• 三角波（triangle）
• 方波（square）
• 鋸齒波（sawtooth）

這四種聲波，是很多種合成器音色的基礎，如果你是初學者的話，我建議你一定要練習到跟它們很熟，直到一聽就能瞬間辨識出來是什麼波形。

正弦波

正弦波聽起來像是這樣子：

正弦波是四個基礎聲波當中，聲音最單純的一個；而且沒錯，這邊說的「正弦」，就是你高中數學課三角函數裡面的那個正弦函數，y = sin(x) 的聲音聽起來就像是這樣子。

你可以從上圖看到，正弦波的波形非常地平滑、完美，沒有任何一點稜角；它也是四種基礎聲波當中，唯一完全沒有其他泛音的、真正的單一頻率的聲音。

三角波

接下來，三角波聽起來像是這樣子：

看下圖的波形就知道它為什麼叫做三角波了。如果你有看我之前關於任天堂紅白機的文章和影片的話，你可能會記得，當時的作曲家很喜歡拿三角波當作 Bass 來使用。因為三角波雖然有一些高音泛音，但是那些泛音的音量，不像等一下要介紹的方波和鋸齒波那麼大，所以聲音不會太暗也不會太亮，就是很適合當作 Bass 音色來使用。

不過說個題外話，事實上任天堂紅白機裡面的三角波，根本就不是三角波。上圖是我用現代的合成器做出的、數學上完美的三角波，你看它就是很三角嘛，對不對？

而任天堂紅白機，因為音效晶片的振盪器解析度不足的緣故，它的三角波會長成下圖這樣子：

所以它其實是帶了鋸齒狀的三角波。也因為這樣，任天堂紅白機的三角波，多了很多一般三角波沒有的高頻率泛音，造成一種任天堂紅白機特有的味道。

來比較一下，這個是現代的數位合成器，完美的三角波聽起來的樣子：

然後這個是任天堂紅白機的低解析度三角波：

你不覺得就是要任天堂的這個版本聽起來才有復古電玩的味道嗎？

方波

接下來是方波，它聽起來像是這樣子：

同樣地，它叫做方波是因為它的波形看起來就是方形的。方波的泛音內容跟三角波一樣，都是只有單數倍頻率的泛音，只是方波的高頻率泛音又更強了一些，也就是音色更亮。

你就記得超級瑪莉一代的主旋律音色，就是合成器的方波，這樣你就不會忘記它了：

鋸齒波

最後一個基礎聲波是鋸齒波：

鋸齒波的波形長得就是很鋸齒的樣子，要小心不要把它跟三角波搞混了，鋸齒波是直線上去、斜坡下來的，而三角波是上坡下坡都是斜線。

鋸齒波含有的泛音最多，每一個整數倍的頻率都有，你就記得它聽起來會很「鋸齒」，很有「zzzzzz」的感覺就可以了。

其他波形

除了以上的四種基本波形，有些合成器還會提供更多其他的波形給你選擇，像是這樣子：

近年來很流行的波表合成器（wavetable synthesizer），甚至還可以讓你從一個波形，漸漸變化成另外一個波形：

濾波器（filter）

有了基礎波形之後，這個波形就會被送到合成器的第二個重要構造，我們把它叫做「濾波器」。濾波器的功能，就是把剛才選定好的波形中的某些頻率過濾掉，或者是加強某些頻率。

濾波器的種類也有很多種，但我們在今天的基礎課程就介紹最常見的兩種，也就是 low-pass filter 和 high-pass filter。

低通濾波器（low-pass filter）

Low-pass filter 裡面的「low」指的是低頻率，「pass」就是通過，所以整個合起來的意思就是「低頻率可以通過的濾波器」，那反過來說就是高頻率不能通過嘛，所以也有些人叫它 high-cut filter。

通常濾波器都可以讓你設定哪一個頻率以上要過濾掉，來感受一下效果吧。以下我要播放一個鋸齒波的聲音，一開始是最原始的鋸齒波，接著我會用 low-pass filter 把高頻率的部分過濾掉，最後再回復到原始的聲音。聽聽看：

高通濾波器（high-pass filter）

High-pass filter 是 low-pass filter 的相反，也就是「高頻率可以通過，低頻率會被拿掉的濾波器」。

同樣的，一起來感受一下效果。以下我要播放一個鋸齒波的聲音，一開始是最原始的鋸齒波，接著我會用 high-pass filter 把低頻率的部分過濾掉，最後再回復到原始的聲音。聽聽看：

濾波器共振（filter resonance）

就如同你剛才聽到的，這些濾波器可以去除原始聲波當中的某些頻率，讓音色變亮、變暗、變厚、變薄等等。

但其實還沒完，濾波器通常都還會有一個「共振」選項，可以把過濾點附近的其中一個頻率加強。這個用文字很難說明，我們就來直接聽聽看效果吧！

先來聽聽看「沒有」打開濾波器共振的效果，以下是一個鋸齒波，被 low-pass filter 過濾掉高頻率之後再回復原始聲音的過程。聽聽看：

再來聽聽看「有」打開濾波器共振的效果，以下是同樣的鋸齒波，被 low-pass filter 過濾掉高頻率之後再回復原始聲音的過程。聽聽看：

你應該可以明顯聽到，濾波器共振打開時，有一個特定的頻率被加強了對不對？當有濾波器共振時，如果移動濾波器的過濾點的話，就會產生像是以上的「科幻效果」。

擴大器（amplifier）

合成器的第三個、也是最後一個重要構造，是「擴大器」；擴大器的功能，是控制每一個音的音量變化過程。

在絕大多數的合成器，這個音量變化過程的設定方法，都是使用「ADSR」這四個參數來描述。ADSR 的設定方式非常的簡單好懂：

• A 代表的是 attack time，指的是聲音發出來所需的時間。

  如果 attack time 設定非常低，意思就是說按下鍵盤後，聲音在很短的時間內就會發出來；那如果 attack time 設定成比較高的話，意思就是按下鍵盤後，聲音從小聲開始慢慢漸大、花比較久的時間才完全發出來。

• D 跟 S 是一組的，分別代表 decay time 和 sustain level，指的是如果鍵盤持續按住的話，聲音會花 D 這麼久的時間，衰退到 S 程度的音量。

  例如，把 D 設定成 3 秒鐘、S 設定成 0 的意思就是：聲音完全發出來之後，會花 3 秒鐘的時間漸漸減弱到完全無聲。

  而把 D 設定成 0.2 秒、S 設定成 20% 的意思就是：聲音完全發出來之後，0.2 秒後就會減弱到只有 20% 的音量。

  如果 S 是設定成 100% 的話，只要按住琴鍵聲音就會永遠延長、音量不會減弱，此時 D 的設定就沒有任何意義了。

• R 指的是 release time，也就是聲音消失所需的時間。

  如果 release time 設定非常低，意思就是說放開鍵盤後，聲音短時間內就會消失；Release time 設定得高的話，意思就是放開鍵盤後，聲音會花比較久的時間慢慢消失。

要特別注意，在 ADSR 這四個參數當中，A、D、R 都是在敘述時間長度，只有 S 是在敘述一個程度。如果把 ADSR 畫成圖表的話，長得會像是以下的樣子。

總結

最後我們再來複習一下本篇重點：

• 所有的電子樂器都可以被歸類成兩種類型，一種是使用預先錄好的聲音檔案來當作音色的取樣機，另一種是使用電路或數學公式產生聲音的合成器。
• 最常見的合成器類型是減法合成器，它有三個主要構造，分別是產生聲波的振盪器，過濾聲波的濾波器，和控制音量的擴大器。
• 大部分合成器的震盪器都可以產生四種基礎聲波，分別是正弦波、三角波、方波和鋸齒波。
• 最常見的濾波器是 low-pass 和 high-pass filter，他們除了可以過濾掉高頻和低頻之外，還可以開啟濾波器共振功能來加強其中特定的頻率。
• 我們通常用 ADSR 這四個參數來控制音量變化。A 表示聲音出來所需的時間；R 表示聲音消失所需的時間；D 跟 S 則是在說聲音完全發出來之後，會花 D 的時間減弱到 S 程度的音量。

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看了這篇之後，你應該就已經能初步了解大部分合成器的運作方式了，如果你想了解更多，請看：

• 關於「合成器」，10 件你一定要知道的事情！ - 在這部影片當中，我講了更多關於合成器的進階技巧。
• 15 分鐘之內，學會用你的第一台合成器！ - 在這部影片，我用了 Arturia MicroFreak 這台合成器當作例子，來示範如何使用硬體合成器。
• 收音機上的 AM / FM 到底是什麼？FM 也可以當作合成器？ - 除了本篇提到的減法合成器外，我們還有很多其他種合成聲音的方式，FM（Frequency Modulation）就是其中的一種，它跟收音機的 AM / FM 有什麼關係？又要怎麼用它來合成聲音？
• 聲音設計幼幼班！用合成器，做出頭腦中想像的任何聲音～ - 在這部影片，我會用實例教你，用合成器製作音色時的四個思考重點。

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