中心頻率詳細講解

1、中 心 頻 率 詳 細 講 解中央頻率詳細講解什么是中央頻率呢,中央頻率就是濾波器通頻帶中間的頻率 ,以中 心頻率為準,高于中央頻率一直到頻率電壓衰減到倍時為上邊頻 , 相反為下邊頻,上邊頻和下邊頻之間為通頻帶.從原理上講,再復雜的聲音也可以用傅里葉分析的方法把它最后 分解成假設干正弦波的疊加.但是如果反過來用正弦波疊加的方法 制作聲音就相當麻煩,主要是很難做由預期的聲音.這樣的合成 技術叫做加法合成,最早的應用大概就是管風琴或電風琴的音栓. 要是用濾波器對現有波形進行加工,逐步將其中的各種頻率成分 減去使之適合自己的需要, 事情就會容易一些. 這就是減法合成.雕塑家羅丹講起他的創(chuàng)作時曾有過名

2、言：“拿起工具,把不需要的局部去掉.減法合成的道理差不多也是這樣.最早期的合成器,用簡單的振蕩器發(fā)生“傻乎乎的波形, 象正弦波、三角波,還有更明亮些的鋸齒波、脈沖波等.然后用 變形、調制等手法來修飾它們,濾波器是非常重要的工具.當前的合成器技術已經與早期大不相同,但無論模擬還是數字合 成器或者軟件合成器,都離不開濾波這一信號處理手段.隨著電 子技術的開展,濾波器也不再是電容、電阻、電感搭成的電路, 大多已變成數字電路甚至就是軟件.合成器中使用的濾波器通常有四種形式：低通、高通、帶通、 陷波.顧名思義低通就是讓低頻通過,濾掉高頻；高通是讓高頻 通過,濾掉低頻；帶通是讓莫一個范圍的頻率通過,濾除其

3、余頻 率；陷波是濾除奧一個范圍的頻率,讓其余頻率通過.有幾個常用的名詞也順便在這里介紹一下：被濾波器阻擋的頻率范圍稱為禁帶(Stopband );能順利通過濾波器的頻率范圍稱 為通帶(Passband);禁帶的開始處稱作半功率點( Half-power point ).濾波器允許或阻止一定的頻率通過并不象刀切一樣忽然 變化,而是有一個過渡,是一條斜線.斜線的傾斜程度用斜率(Slop)來表示.當輸由信號下降3分貝時,就是半功率點,也叫負3分貝點,大家可能更加熟悉它的另一個稱呼“截止頻率(Cutoff Frequency )o合成器中濾波器的截止頻率經常是可以隨 便移動的.帶通和陷波濾波器各自有兩

4、個半功率點,這兩點的中 心稱為中央頻率(Center Frequency ) o合成器中最常見的是低通 濾波器,如果一臺合成器只有一個濾波器的話,毫無疑問就是低 通濾波器.濾波器的斜率要用頻率和輸由分貝共同表達.這里經常用 “八度作頻率的單位.合成器技術和音響技術中“八度和音 樂中“八度的含義完全一致.比方每八度-3分貝是不太陡的斜線；而每八度-6分貝或-12分貝甚至-24分貝就更陡些.斜率通 常由每個濾波器的結構所決定,不能隨意改動.軟件濾波器不受 此限制.斜率會影響到聲音的聽覺印象.例如我們送一個100Hz的鋸齒波進截止頻率300Hz的低通濾波器(正巧等于三次諧波的頻 率),那么三次諧波在

5、濾波器的輸由端將從原來的電平下降3分貝.如果濾波器的斜率是 6分貝/八度,六次諧波的電平就還要降 6分貝,十二次諧波在此根底再降 6分貝,依此類推.這是一條 不太陡的斜線,不少高次諧波還能聽見,如果換成24分貝/八度斜率的濾波器,斜線要陡直得多,許多高次諧波就聽不到了.濾波器中還有一項限制, 用大寫的Q來表示,也被稱作共振或再生.Q的定義是中央頻率和帶寬的比率：Q=fo/BW由公式看由,如果中央頻率恒定,改變Q就改變了帶寬.增加Q,帶寬就變窄.用這樣的方法能把帶寬聚集在頻譜中的限定 范圍內,甚至一個諧波上.當然這也要看 Q的限制是怎樣執(zhí)行的, 調整Q可能影響到斜率.Q的限制和帶寬限制不是同一件

6、事.如果Q恒定,改變中央頻率就能改變帶寬.制作音色時可以利用這一技術跟蹤全音域中每個音高的莫次諧波.Q 還能夠做一件令人驚奇的事：它能把濾波器變成振蕩器！ 只要Q高到一定程度,濾波器就會在中央頻率附近發(fā)生振蕩 (Ringing ),輸由的波形是衰減的正弦波,頻率就等于濾波器的 中央頻率.因此限制器有時也被稱作“共振濾波器"(Resonantfilter )o需要特別說明的是此時濾波器的功能一點不差,是白“饒 了一個振蕩器.前些年很時髦過一陣的“哇音,就是利用了很簡單的共振濾波器.例如馬林巴,共鳴腔受類似的現象在聲學樂器中也能找到,到鼓勵的時候能夠在幾個頻率點上發(fā)生共振如果濾波器的Q變

7、成無窮大,就真的可以當振蕩器用了, 輸 由的波形是穩(wěn)定的正弦波.六、七十年代有些模擬合成器的著名 音色正是把Q調到近于振蕩做成的.濾波器的應用十分廣泛,我們修飾聲音的重要工具均衡器(Equalizer ),就是把假設干濾波器組合在一起.均衡器根本上可 以分成兩個類型,一種是參數型均衡器,另一種是圖形均衡器.參數型均衡器是一些帶通濾波器的組合,各自帶有中央頻率、Q、提升或衰減量的限制.圖形均衡器是一些并聯的帶通濾波器,它 們接收相同的輸入信號,但每個濾波器有其固定的中央頻率和帶 寬,治理這一頻段的提升或衰減.通常圖形均衡器的限制細致程 度不如參數均衡器,但它擁有濾波器的數量要比參數均衡器多, 均

8、衡曲線一目了然.在混合各聲部音樂的處理中,均衡器的調配 極有學問.相信許多人有這樣的經驗：一種聲音單獨聽很好,但 放在合奏里就變得難聽.類似的問題可以用均衡器來解決.大家對全通濾波器的稱呼可能不太熟悉,但是提起吉它法茲器很多人都知道.全通濾波器具有平坦的頻率響應,這樣的濾波 器難道也有用處嗎？它的主要用途是改變信號頻譜的相位.法茲 器的原理就是讓聲音通過假設干全通濾波器,然后把輸生信號和原 信號混合.由于相位不同,造成有的疊加,有的抵消,結果在頻 譜中產生由許多峰和谷,改變了原來的聲音.這還不夠,再用低頻振蕩器限制全通濾波器,周期性地改變相位差的量,以造成一 種“翻攪效果,成了我們熟悉的“法茲

9、聲.時變?yōu)V波器Time variant filter 簡稱TAF在合成器里 用得很多.由于聲音總是隨著時間而改變,不但音量有變化,音 色也在不斷變化.以鋼琴為例,發(fā)音之初有榔頭擊打琴弦的噪聲 和被激發(fā)由來的高次諧波,然后就轉變?yōu)榍傧业乃p振動,波形 逐漸接近正弦波.所以給鋼琴音色用的低通濾波器要做相應的設 置,開始要允許大量高頻成分通過,隨后很快降低截止頻率.時 變?yōu)V波器經常具有多種可變參數,如Q提升或衰減量、甚至還有斜率.限制信息的來源也是多方面的,可以是低頻振蕩器、函 數發(fā)生器、包絡發(fā)生器或者來自MIDI限制器.E-mu公司前些年推由的 Z-Plane濾波器把時變?yōu)V波器推向全新的高水平,當前 E-mu的幾個產品中都可以找到它的身影. Z-Plane濾波器中有六個級聯的參數均衡器組,每一個都可以對 中央頻率、帶寬和增益進行動態(tài)限制.E-mu還開發(fā)了一套帶有復雜頻率響應曲線的數據庫,稱為Frame 結構,存放在合