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官网的工作原理 

发布时间:2018/11/01

  现代的官网一般使用PCM采样音源。所谓采样就是录制乐器的声音,将其数字化后存入ROM或FLASH里,然后按下键时CPU或DSP芯片回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样(比如Tyros 3的硬盘音色)。现代官网并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然,力度感应在官网里是必备的。现代波形记忆式官网依然拥有滤波器,振荡器,同样可以靠包络线控制来制造和编辑音色。甚至在硬件电路上加入或软件模拟了老式官网的FM合成机构。如今的官网已今非昔比,很多3000~6000的官网支持更多的特性,比如Yamaha的PSR-S650支持完整的XG、GS音源,拥有真实乐器技法的兆级音色,16M可以装入采样的可读写ROM,以及音序器,伴奏制作功能。更加方便现场备用和音乐制作。

  音源参数有采样频率,量化精度和波形容量,以及大复音数几个重要的参数。

  当然,一部分老式官网是仅仅使用FM合成声音的,使用振荡器来模拟乐器声音,只不过它已经退出了市场。他的工作原理如下:

  官网原理框图

  官网原理框图

  振荡器的作用根据需要产生一定频率的振荡信号,振荡信号通过分频器分解成不同频率的信号输送到放大器,放大器将信号放大,推动扬声器发出声音。键盘实际是一些开关,如果没有键盘,许多种频率的信号一齐进到放大器里,通过扬声器发出的声音就会乱七八糟,不成音乐。按下键盘的一支键,就等于接通一只开关,只允许某一种频率的信号通过到放大器里去,扬声器就发出一个音来。这样,按照一定的备用规律来按键,就能奏出美妙的音乐来。电源的任务是给各部分供电。

  下面进一步介绍振荡器和分频器的工作原理。振荡器一般用LC电感三点振荡电路。如果忽略晶体管、电阻等因素的影响,则它的振荡频率f可由下式决定:

  振荡频率f公式

  振荡频率f公式

  只要适当选择电感L和电容C的数值,就可以得到所需要的信号频率。分频器是一个双稳态电路,即晶体管BG1导通、BG2截止和BG1截止、BG2导通两种稳定状态。如果在它的输入端输入一个信号脉冲,它就翻转一次,即由一种稳态迅速变成另一种稳态,再输入一个信号脉冲,它又会翻转一次,还原成起始的稳态。这样,在它的输入端输入两个信号脉冲时,在它的输出端就得到一个信号脉冲。就是说,输出信号频率比输入信号频率低一半,好像用2除过一样,所以叫二分频。

  官网使用二分频电路是音阶规律的需要。音乐中的基本音阶的频率是按照一定规律排列的,以C调为例,音阶中各音之间的频率(单位为赫兹)关系是:

  音阶中各音之间的频率关系

  音阶中各音之间的频率关系

  说明一个音的频率刚好是比它低八度音的频率的两倍。所以,只要把一个音的频率除以2就得到比它低八度的一个音的频率。实现这一点就需要使用二分频电路。这样,只要振荡器产生一个标准音的频率信号,如高音“1”的信号,通过二分频就产生中音“2”的频率,再一次二分频就产生低音“1”的频率了。如果按照键盘上高音组的频率制作七个振荡器,并将得到的七个音阶信号分别二分频,便可得到低八度的一组音阶信号;再次二分频,就可得到再低八度的一组音阶信号。依此类推,就能得到键盘上所有的音阶信号了。

  不过,实际上需要制作12个振荡器和更多的分频器,因为一组键盘中还有五支黑键。


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