1959年:Sound Processor/Audio System Synthesiser [美国]Harald Bode

哈拉尔德·博德在演示音频系统合成器

哈拉尔德·博德在演示音频系统合成器

1959年:哈拉尔德·博德的声音处理器(音频系统合成器)

1954年,电子工程师、先锋音乐设计师哈拉尔德·博德从家乡(德国巴伐利亚)搬到美国伯瑞特波罗,领导埃斯蒂风琴公司的开发团队开发“博德风琴”(Bode Organ),也即新型埃斯蒂风琴的原型。与此同时,1959年,博德建立了一个家庭作坊作为副业,来实践他的理念——创造一台完全创新的、“探索电子音乐表演未知领域的工具”。博德的目标是,制造一种可以满足电影、电视声效制作里所有要求的设备:这台仪器能够完成音轨制作、声音设计和音频处理等工作——这也许是受到奥斯卡·萨拉在电影领域成功(或者说是大捞一笔)的影响,后者曾为希区柯克的电影《群鸟》(1963)创作配乐。

博德的新想法是,制造一个由多个模块组成的设备,各个模块可按需连接;因着这个想法,他制造出了第一台模块化合成器——再后来,模块合成器的概念才为罗伯特·慕格、唐纳德·布齐拉等人再次利用。这台合成器,名为“声音处理器”(Sound Processor),亦名“音频系统合成器”(Audio System Synthesiser),可以让用户任意连接多个模块设备(如环形调制器、滤波器、混响发生器等)以修改或合成声音。合成器生成的声音可以录制到磁带上,也可以进行混音等后续处理:“多种已知设备相互组合,能够创造出新的声音。”(博德,1961)

音频系统合成器电路

音频系统合成器电路

博德在《电子杂志》(Electronics Magazine)1961年12月号上撰写了一篇介绍该合成器的文章,并在1960年美国音频工程协会(AES)——在纽约举办的电声产业大会上——进行了演示。当时,年轻的罗伯特·慕格便是在场观众之一,当时,他正在做销售泰勒明琴套装的生意。慕格受博德的启发,设计制造了著名的慕格模块合成器(Moog modular synthesisers)系列产品。后来,在博德的授权下,声码器、环形调制器、滤波器和变调器(Pitch shifter)等组件都成为了慕格模块家族中的一员。这些组件一直被各类工作室沿用至60年代。

音频系统合成器前面板

音频系统合成器前面板

以下文字摘自1961年《电子杂志》,原文可见本站|原始链接

新的声音、音效可以通过以下任意一种或两种方式产生:一,通过合成手段产生声学现象;二,处理自然或人工(一般是电子合成的)声音。对声学现象进行处理,所得到的声音一般与原始声音间有很大差异。

制作新声音、音效,既可以使用间接处理生成法,也可以使用直接处理生成法。间接处理法一般是用穿孔纸带控制合成器的声音参数、也可能反过来,以磁带录音为基础,进行反转、变速变调、编辑或是叠录(dubbing)。

在间接处理生成过程中,由于制作和试听过程存在时间差,因此,作为演奏者的创作者无法即刻听到、评价他的作品;因此,修改更正只能在一段时间以后进行。而直接处理过程就不会遇到这种问题。

直接处理生成法包括频谱、包络整形、更改音高、变更泛音结构(包括从和谐泛音到不和弦泛音关系)、应用周期调制效果、混响、回声等重复性的声学现象。

图2a中环桥调制电路可输出频率等于两个输入端频率之和、差的输出频率,且不包含任意一个输入频率。这一特性可被用来制作的新的声音或声效。图2b展示了当固定输入端Input1、向输入端Input2输入一系列相关谐波频率;输出声谱图可见于2c。

受环桥调制器行为的影响,电路输出的频率之间不再保持原来的泛音关系。如果在两个输入端输入一对适当关系的频率,再对输出信号应用打击乐一类的包络,就可以产生类似铃音的声音。

用更常见的形式进行描述,图3展示了当环桥调制器的输入端1频率在1cps1)频率单位,转/秒。——译者注到1kcps滑动、输入端2输入频率固定在440cps、880cps的两组信号(即八度关系)时,输出声谱可能的变化范围。输出频率已经标注在图上。

环形桥状调制器的输入端频率范围不仅限于可听音频率。一个输入端输入次声频率,就可以对另一个输入端的频率进行周期性调制;一个输入端如果输入白噪,另一端输入单频率音,输出就会是有音高的噪声;在一个输入端应用打击乐包络,同时在另一个输入端输入一个稳定音高,那么输出音也将是一个稳定音高的音,但其包络将被调制成打击乐包络。

图3的电路实现了包络一致化(congruent envelope shaping)的功能,即对待处理素材(程序素材)的包络打击乐化的过程。这一过程中,一个输入端接受控制信号,另一输入端接受的是要被整形的信号。经过处理的音频将在门限电路处输出。

为了获得门限功能的控制电压,控制端输入的音频信号是被放大、整流(rectified)的,而且还应用了一个低通滤波器。因此,相对平整的可变直流偏压将产生变化的增益,来回改变放大器的门限。当开关S1位于门限位置时,控制信号的包络将对待整素材进行整形(一致化)。

为避免C1、C2在控制电压快速变化时所产生的延迟,排除V2的阴极、金属板输出阻抗不一致所带来的不对称,反相器V2和可变门限电路之间插入了阻值相对较高的R3和R4。作为偏压电阻的R1、R2规格与R3、R4相同,用于保证直流控制信号与待整音频信号的平衡。

输入电路部分的V5和V6的作用是高通滤波器。这些滤波器的截断频率高于脉动滤波器,高出的值应控制在这个水平:它不会影响控制端输入信号通过门限。这对于保持打击乐包络电路的精确性十分重要。激发打击乐包络的脉冲是由两个施密特触发器(Schmitt trigger)V9和V10产生的。正向输出的脉冲将给电容器C5(或C5+C6/C7,视S2的位置而定)充电,电容通过R5放电,这过程的时间常数取决于S2的位置。

为了使触发电路能够同时响应信号开始、信号增强,微分器C3和R6+R7用于V9的输入。对信号增强作出响应,在制造音乐渐强效果、人类语音的重度效果时尤为有用。

图4展示了一个用于制作新音效的音控打击乐设备应用案例。邦戈鼓的声音触发了打击乐电路,电路将琴演奏的和弦长音转换为打击乐音色。最终输出的信号被传输到一个磁带复放装置中。该复放装置共有4个等距的磁头,一个用于录音,其他三个用于放音。并联录音磁头和放音磁头2,就可以产生输出outpu A。并联放音磁头1和3,就可产生输出output B。同样,可实现类似ABAB的特殊输出模式。输出A和B可发送到共振频率不同的共振峰滤波器上。

如果在播放磁头2和录音放大器间插入一个反馈电路(feedback loop),循环播放的次数就可以增加。两个滤波器、麦克风前置放大器的输出电压会应用到混音器上,可以控制鼓声调制琴声的程度。

来自乐音乐器的待整素材会成为音频控制门限或是打击乐模块任意一者的输入信号。它由打击乐器音频所限控(gated)。输出端输出的、有音调的打击乐声音会传输至磁带复放装置上。输出信号A(即直接从播放磁头2处获得的信号)通过放大器A和滤波器1后进入混音器。输入信号B(播放磁头1和3获得的信号)通过放大器B后,成为环桥调制电路的一个输入源,另一个输入源则连接到音频信号源的输出端上。

环桥调制电路输出的信号是经过调制、转换频率的。这些信号通过滤波器2后到达混音器。混音器输出处会产生一组类似于打击乐的ABAB信号(由单个鼓信号触发,结束于一个乐音音符)。受不同滤波器调制的影响,这个信号的A部分有着原始乐音乐器的音调,但在B部分又有着经过转换的不和谐泛音结构。当直接输出的鼓点信号用于第三个混音端的输入端时,输出端将会出现有复杂尾音的鼓声。ABAB式的重复次数可以通过在播放磁头2和录音放大器之间加入反馈电路而得到增加。
当时用人类歌唱声作为基础频率选择器的输入信号时,经选择的基础音高会在方波电路中失真一次后传输至分频器。这样,会得到一个比歌唱者声音低一个八度的旋律乐句。分频器的输出还可以应用于单个人声滤波器,作为音频控制门、打击乐单元的输入信号。该电路的输入控制由原始人声所驱动,该信号会通过一个低通滤波器,被切至只有元音后——通常是“音节”的程度——会被用来触发整个电路。音频控制门的输出端,将会输出有贝斯低音的打击乐音,声音中还混合着原始的人声。人声输出信号也将同样有类似弦贝斯的效果;该音效还可进一步通过磁带复放装置处理。这个案例中随机选择的合成器模块数量有限,这些模块还可以替换成其他模块。

这样一个合成器系统可能会有很多用途,比方说,电子音乐新类型,成为作曲家寻找新奇声音、音效的工具。这样一台设备将给“作曲编程者”(composer-programmer)的想象力提出新的挑战。利用几种特定功能的模块组成一个复杂电子系统的方法,在计算机领域已经得到了成功运用;这种方法现在将在声音合成领域走下去。通过制造理想的模块,新的音频合成器系统将变得十分灵活,也将成为功能丰富、处理声音的工具;更将满足人们日益增长的,对探索、制造新声音的需求。

哈拉尔德·博德,1961年

音频系统合成器

音频系统合成器

声音处理器示意图

声音处理器示意图

声音处理器示意图

声音处理器示意图

相关音频:

本站|原始链接 哈拉尔德·博德演示音频系统合成器,1962年

本站|原始链接 《PHASE 4-2 琶音曲》(PHASE 4-2 ARPEGGIO)时长4:51,1964年博德在测试几个相位器、滤波器和分频器时创作


 

参考资料:

http://cec.sonus.ca/econtact/13_4/palov_bode_biography.html

http://cec.sonus.ca/econtact/13_4/bode_synthesizer.html

http://esteyorganmuseum.org/

注释   [ + ]

1. 频率单位,转/秒。——译者注

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