轉貼:你應該瞭解的粒子合成基礎

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作者:Griffin Brown
編譯:Leones
透過 你应该了解的粒子合成基础 – midifan:我们关注电脑音乐

粒子合成的最大特點是可以使用任何一個聲音去創建另一個全新的聲音,但它相對於減法、FM調制等合成器技術並沒有得到應有的重視,因此該項技術是值得任何一名聲音設計師去研究的。除了像IRIS2這樣的粒子合成器外,你可能還會在一些DAW中找到粒子合成功能,本文將介紹到底什麼是粒子合成以及相關的基礎知識。

什麼是粒子合成?

粒子合成一詞其實是一個籠統的術語表達。簡單地說,把一個音頻樣本分解成多個微小片段的過程被稱之為「造粒」,而其中的每個微小片段就被稱為 “粒子”。你可能在不同的文章中看到不同的解釋和數值, 但一個粒子的長度通常為1-100 毫秒。

下圖就顯示了一個原始音頻樣本被拆分成一串較小的樣本。這個被拆分的序列按時間順序排列, 就被稱為粒子序列。從理論上講, 如果以原始樣本的速度按順序播放這些粒子,其實就等於回放一遍樣本而沒有任何特別之處 。 

你可以把這一過程想象成膠片電影放映機播放電影的過程。膠片上的每一幀以適當的速度按順序播放以後就再現了攝影機鏡頭所拍攝的內容,而音頻採樣中的粒子就類似這些幀。

作為聲音設計師,你可以對音頻粒子有很強的控制力。因為我們既可以操縱每個單獨的粒子,讓他們循環、分層、刪除或跳過,也可以在回放過程中對粒子的排列順序進行更改,因此我們也就可以說粒子合成同樣擁有無窮無盡的可能性。

在創建了一個新的粒子序列後,對樣本音量實施交叉淡入、淡出的過程被稱之為「平滑」,而它的形狀和長度在確定生成的聲音音調方面具有重要作用。然而, 這樣抽象地理解粒子合成可能會讓人有些摸不著頭腦,讓我們更進一步說明。

你已經在使用「造粒」了!

你是否曾經在不調整音頻樣本速度的情況下去改變它的音高?在從前的模擬時代這是不可能的,如磁帶機或唱機等設備。因為那時以不同的音高播放音頻樣本肯定需要改變播放速度。進一步講,假設我想把一個聲音樣本升調,這意味著需要每秒產生更多的頻率週期。我們可以通過將音頻回放時間縮短來增加頻率週期, 這實際上等同於提高播放速度。不過「造粒」過程使這一操作成為可能。

縮短拉伸時間

在相同的時間內循環更多遍降調和降低播放速度之間的關聯與升調和提高播放速度同理。 

延長拉伸時間

在相同的時間內減少循環正如你所看到的, 回放速度和音高是相關聯的。然而, 許多 DAW 和一些音調調整軟件可以允許在不影響對方的情況下各自調整 (分別稱為時間拉伸和移調)。如Ableton live 的Audio Warping(音頻扭曲)功能、 Melodyne的音高校正和Amazing SlowDowner。他們到底是怎麼做到的呢……?

沒錯,就是通過「造粒」!接下來我們將探討在Ableton 中使用造粒來改變音高和速度,因為Ableton中的音頻扭曲功能就是依靠造粒來實現的。

時間拉伸和移調中的造粒讓我們從時間拉伸開始, 在不改變音高的情況下調整播放速度,也就是說你需要調整音頻樣本的長度。 

我在這裡使用的Ableton 的Texture 扭曲模式。

相同的間距,1/2 速度

我們一開始並不知道Ableton是怎樣做到的,它只需通過簡單操作就能在保持音高不變的同時延長音符的持續時間。然而,我們有時會聽到其中伴隨著一種「口吃」的聲音。也許這個線索可以告訴我們Ableton為何能做到。

其實許多聲音雖然在聽起來可能很複雜, 但那不過是一系列持續的波形。請查看我們正在使用這個樣本中 “fire” 這個詞的各個發音部分:

第一個發音, “f”, 或多或少被算作一個隨機噪音, 因為許多輔音的聲音都是這樣的。然而, 請注意其他三個發音 (“a”、 “i” 、” r “), 它們中哪一個更為柔和且屬於元音發音?從本質上說,這類似於一個基於振蕩器調制所發出的正弦波。

那我們應該怎樣使正弦波持續更長時間呢?沒錯!只需繼續重復此波形就好。因此, 任何類似這樣的人聲都可以通過簡單地重復來維持。這就像歌手在唱到某個需要保持一定時長的音時所表現的那樣。因此,想要在保持音高的情況下讓音符維持更長的時間就需要使用「循環持續波形」這一概念。

Ableton 實際上已經對聲音樣本進行了「造粒」,它偷偷地製作了循環粒子,然後用「倒帶」算法識別重復的波形(通常是在最靠近網格中播放的粒子), 並對它們進行循環以延長音符的持續時間。這種扭曲模式帶有較為明顯地能夠識別出的音量交叉淡入淡出, 因此會存在「口吃」狀況, 其得到的結果就是音符只是聲音拉長,每個粒子都保持在同一個音高, 但聲音樣本似乎持續的時間是原來的兩倍。如果我們要改變的是鼓groove的音調, 其口吃的情況會更明顯,這也就證明瞭Ableton的造粒過程。

時間拉伸的另一端操作就是將速度增加一倍 (或稱作縮短聲音樣本), 而無需更改間距:

相同的間距下速度增加一倍沒錯,在縮短聲音樣本的同時還能保留音高同樣是可行的,但我們又聽到了奇怪的「口吃」。這是什麼情況?其實這沒什麼奇怪,因為這又是造粒過程在起作用。這回為了更快地播放粒子序列, 造粒過程將取出一些粒子, 然後將剩下的粒子與交叉淡入淡出組合在一起操作執行,從而實現了可以在不改變音高的情況下有效地提高播放速度。

隨著造粒技術的不斷進步, 越來越先進的扭曲算法被設計得更平滑。Ableton 「Complex Pro」的 warping(扭曲)模式雖然會佔用更多CUP資源, 但它確實能做到這一點。

為了證明這一點, 讓我們把 “fair” 這個詞切割成一堆小音頻片段, 也就是我們所說的 “粒子”。

假設我們要提高這個音頻樣本的音高而不影響人聲演唱的時長。現在粒子已經鎖定到位,每個粒子將單獨調整,這與時間無關,讓我們把所有這些粒子都提升一個八度。

讓我們來看下(上圖)中的粒子是如何縮短的, 現在它們之間的間隙是可聞的。但整個人聲發音的持續時間不變。與以往一樣, 粒子合成可以通過重復播放波形上的循環粒子來消除這些間隙。然後再使用交叉淡入淡出來平滑粒子之間的過渡。這樣音高就在保持原始樣本的速度、長度和時間的前提下被提升了,這種效率其實非常驚人, 因為如果你用手動去操作的話會花費大量時間…

以下是在 Ableton  “Complex Pro” 模式下執行的操作,在這個音頻剪輯中, 切碎的粒子現在被降低了一個八度。

手動執行操作是非常耗時的, 因此「造粒」能為我們提供便利, 不過需要注意的是,有些軟件並不是依賴於粒子合成技術的, 例如 RX 7 的可變時間和可變間距功能。

粒子合成在聲音設計中的應用

現在我們已經能夠清楚地認識到造粒過程到底是怎樣了吧?一個音頻樣本被打散成一串粒子, 然後你可以使用任何方法去處理、拉伸和排列,這一過程可以變化無窮。因此我們其實很難說怎樣使用粒子合成才最正確, 而每款粒子合成器又都有自己的參數設置與合成方法, 這反過來又決定了你應該如何去使用它。由於其兼收並蓄的性質, 粒子合成最好用作一種紋理技術, 通常用於散拍、底層鋪墊和有趣的噪聲層。

下面列出了一些使用粒子合成技術的軟件合成器:

Granulator II for Ableton、Granulizer for FL Studio、Malstrom for Reason、Absynth by Native Instruments

這些合成器大多數都類似於採樣器, 使用音頻樣本作為原始輸入。許多合成器都有默認的採樣庫, 不過你也能導入自己的採樣庫。

通常, 合成過程將從音頻樣本的視窗開始, 從這裡自定義音頻樣本中的 “粒子”,然後窗口中被分割的粒子將有效地作用於波形,然後通過循環這個波形去創造一個持續音。一般的粒子合成器都有以下這幾個常見的參數來調整和播放:

  • Length(長度):以毫秒或 Hz 為單位的粒子長度
  • Position(位置):原始音頻樣本中的粒子起點
  • Smoothing(平滑):調整粒子之間的交叉淡入淡出
  • Distance(距離):增加或減少粒子之間的時間間隔

其中許多參數可以隨機調整, 使用LFO(低頻振蕩器)或通過自動化進行調制。在播放過程中,某些合成器可以使用 ” Spray”等參數或通過隨機長度和位置將樣本中其他位置的粒子進行有機混合。

結語通過以上講述,你應該已經對粒子合成有所瞭解。它在聲音設計上極具潛力,是任何製作人或聲音設計師都應該掌握的。你還可以嘗試將粒子合成器上的參數映射到MIDI控制器上的旋鈕, 然後去創建任何你之前從未聽到過的聲音。


Categories: knowledge, production, sound
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