電子琴的發(fā)聲原理
電子琴的發(fā)聲原理
電子琴是一種鍵盤(pán)樂(lè)器，它采用大規(guī)模集成電路，大多配置聲音記憶存儲(chǔ)器(波表)，那么，在電子琴的發(fā)聲過(guò)程中，有哪些原理可尋呢?下面就跟隨學(xué)習(xí)啦小編的步伐一起來(lái)了解一下電子琴發(fā)聲原理的相關(guān)知識(shí)吧!
電子琴的發(fā)聲原理介紹
現(xiàn)代的電子琴一般使用PCM采樣音源。所謂采樣就是錄制樂(lè)器的聲音，將其數(shù)字化后存入ROM或FLASH里，然后按下鍵時(shí)CPU或DSP芯片回放該音。甚至有一些高級(jí)編曲鍵盤(pán)可以使用外置采樣(比如Tyros 3的硬盤(pán)音色)?，F(xiàn)代電子琴并非“模仿”樂(lè)器音色。它使用的就是真實(shí)樂(lè)器音色。當(dāng)然，力度感應(yīng)在電子琴里是必備的?，F(xiàn)代波形記憶式電子琴依然擁有濾波器，振蕩器，同樣可以靠包絡(luò)線控制來(lái)制造和編輯音色。甚至在硬件電路上加入或軟件模擬了老式電子琴的FM合成機(jī)構(gòu)。如今的電子琴已今非昔比，很多3000~6000的電子琴支持更多的特性，比如Yamaha的PSR-S650支持完整的XG、GS音源，擁有真實(shí)樂(lè)器技法的兆級(jí)音色，16M可以裝入采樣的可讀寫(xiě)ROM，以及音序器，伴奏制作功能。更加方便現(xiàn)場(chǎng)演奏和音樂(lè)制作。
音源參數(shù)有采樣頻率，量化精度和波形容量，以及最大復(fù)音數(shù)幾個(gè)重要的參數(shù)。請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)音源條目。
當(dāng)然，一部分老式電子琴是僅僅使用FM合成聲音的，使用振蕩器來(lái)模擬樂(lè)器聲音，只不過(guò)它已經(jīng)退出了市場(chǎng)。他的工作原理如下：
振蕩器的作用根據(jù)需要產(chǎn)生一定頻率的振蕩信號(hào)，振蕩信號(hào)通過(guò)分頻器分解成不同頻率的信號(hào)輸送到放大器，放大器將信號(hào)放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。鍵盤(pán)實(shí)際是一些開(kāi)關(guān)，如果沒(méi)有鍵盤(pán)，許多種頻率的信號(hào)一齊進(jìn)到放大器里，通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音就會(huì)亂七八糟，不成音樂(lè)。按下鍵盤(pán)的一支鍵，就等于接通一只開(kāi)關(guān)，只允許某一種頻率的信號(hào)通過(guò)到放大器里去，揚(yáng)聲器就發(fā)出一個(gè)音來(lái)。這樣，按照一定的演奏規(guī)律來(lái)按鍵，就能奏出美妙的音樂(lè)來(lái)。電源的任務(wù)是給各部分供電。
下面進(jìn)一步介紹振蕩器和分頻器的工作原理。振蕩器一般用LC電感三點(diǎn)振蕩電路。如果忽略晶體管、電阻等因素的影響，則它的振蕩頻率f可由下式?jīng)Q定：
只要適當(dāng)選擇電感L和電容C的數(shù)值，就可以得到所需要的信號(hào)頻率。分頻器是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路，即晶體管BG1導(dǎo)通、BG2截止和BG1截止、BG2導(dǎo)通兩種穩(wěn)定狀態(tài)。如果在它的輸入端輸入一個(gè)信號(hào)脈沖，它就翻轉(zhuǎn)一次，即由一種穩(wěn)態(tài)迅速變成另一種穩(wěn)態(tài)，再輸入一個(gè)信號(hào)脈沖，它又會(huì)翻轉(zhuǎn)一次，還原成起始的穩(wěn)態(tài)。這樣，在它的輸入端輸入兩個(gè)信號(hào)脈沖時(shí)，在它的輸出端就得到一個(gè)信號(hào)脈沖。就是說(shuō)，輸出信號(hào)頻率比輸入信號(hào)頻率低一半，好像用2除過(guò)一樣，所以叫二分頻。
電子琴使用二分頻電路是音階規(guī)律的需要。音樂(lè)中的基本音階的頻率是按照一定規(guī)律排列的，以C調(diào)為例，音階中各音之間的頻率(單位為赫茲)關(guān)系是：
說(shuō)明一個(gè)音的頻率剛好是比它低八度音的頻率的兩倍。所以，只要把一個(gè)音的頻率除以2就得到比它低八度的一個(gè)音的頻率。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就需要使用二分頻電路。這樣，只要振蕩器產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)音的頻率信號(hào)，如高音“1”的信號(hào)，通過(guò)二分頻就產(chǎn)生中音“2”的頻率，再一次二分頻就產(chǎn)生低音“1”的頻率了。如果按照鍵盤(pán)上最高音組的頻率制作七個(gè)振蕩器，并將得到的七個(gè)音階信號(hào)分別二分頻，便可得到低八度的一組音階信號(hào);再次二分頻，就可得到再低八度的一組音階信號(hào)。依此類(lèi)推，最后，就能得到鍵盤(pán)上所有的音階信號(hào)了。
不過(guò)，實(shí)際上需要制作12個(gè)振蕩器和更多的分頻器，因?yàn)橐唤M鍵盤(pán)中還有五支黑鍵。
電子琴的產(chǎn)生
電子樂(lè)器的產(chǎn)生，首先是模仿”樂(lè)器之王“管風(fēng)琴(Pipe Organ)。管風(fēng)琴發(fā)明于公元前，鼎盛于17世紀(jì)。它是靠水力或人力鼓風(fēng)，吹響與建筑物一樣高大的管子而發(fā)音的樂(lè)器。
管風(fēng)琴是大型鍵盤(pán)樂(lè)器，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。管風(fēng)琴有手鍵盤(pán)和腳鍵盤(pán)構(gòu)成，有些手鍵盤(pán)多達(dá)4-5層。一架管風(fēng)琴的演奏可以和一個(gè)管弦樂(lè)隊(duì)媲美。管風(fēng)琴結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，造價(jià)昂貴，受演出場(chǎng)地、環(huán)境限制，不易搬動(dòng)。
為了使之輕便，1907年，美國(guó)人T·卡西爾發(fā)明了用電磁線圈產(chǎn)生音階信號(hào)的電風(fēng)琴。1920年，蘇聯(lián)人利昂·特里爾發(fā)明了”空中電琴“。1939年，美國(guó)市場(chǎng)上開(kāi)始銷(xiāo)售”艾倫風(fēng)琴“，這種電子風(fēng)琴比管風(fēng)琴輕便經(jīng)濟(jì)，普遍用于教學(xué)、音樂(lè)廳等，因而有一定市場(chǎng)。至1950年，美國(guó)年產(chǎn)電子琴達(dá)10萬(wàn)臺(tái)，接近鋼琴產(chǎn)量。1964年，美國(guó)人穆格發(fā)明了合成器。
電子琴的發(fā)展
日本于20世紀(jì)50年代從美國(guó)進(jìn)口電子琴。1959年，由雅馬哈(YAMAHA)株式會(huì)社生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)立式電子琴，取名為”伊萊克通“(Electone)，它有三層鍵盤(pán)。1980年，隨著電子集成電路的出現(xiàn)，電子琴開(kāi)始向小型化發(fā)展，雅馬哈等廠家生產(chǎn)了便捷式單鍵盤(pán)電子琴(Portatone Portasound)。1983年，雅馬哈生產(chǎn)的電子合成器DX7和電鋼琴問(wèn)世。1986年，HX系統(tǒng)高級(jí)歷史電子琴問(wèn)世。我們常見(jiàn)并熟悉的雙排鍵電子琴是日本于1991年之后生產(chǎn)的EL，ELS系列以及便攜式雙排鍵DDK7。
在中國(guó)，1958年北京郵電學(xué)院研制了一臺(tái)電子管單音電子琴。由于種種原因，至1977年后，我國(guó)才大批生產(chǎn)電子琴。1989年，我國(guó)年產(chǎn)兒童電子琴200萬(wàn)臺(tái)，并出口39萬(wàn)臺(tái)。中國(guó)的電子琴事業(yè)正在迅速發(fā)展。
電子琴發(fā)展很快，琴的各項(xiàng)功能日趨完善。音色和節(jié)奏有最初的幾種發(fā)展到幾百種。除寄存音色外，還可通過(guò)插槽外接音色卡。合成器的某些功能，如音色的編輯修改、自編節(jié)奏、多軌錄音、演奏程序記憶等也運(yùn)用到電子琴上。
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