加法合成(英語:Additive synthesis)是一種用疊加在一起的正弦波合成音色的聲音合成方法。 [1][2]

傅里葉分析的角度上來看,樂器的音色均可被分解為一系列和諧或不和諧的分音。加法合成利用了這一點,使用具有不同頻率振幅的正弦波重現這些分音。各分音的響度可以用開始-衰減-保持-釋放(英語:ADSR)包絡低頻振盪英語Low-frequency oscillation動態控制。

最直接的加法合成即將幾個正弦波疊加在一起。也有採用預計算的波表英語Wavetable synthesis逆快速傅里葉變換的實現方式。

原理

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在日常生活中聽到的聲音不是以單一頻率為特徵的。相反,它們由一系列頻率振幅不同的純音(即分音)構成。無論原本的聲音是否是鋼琴聲之類的樂音,只要將這些分音組合在一起,即可還原出原本的聲音。這些分音的頻率與振幅隨時間的動態變化即所謂的音色。從整體聲音信號提取出分音的特徵的技術被稱為傅里葉分析。傅里葉分析得出的數據叫做原始聲音信號的傅里葉級數

對單個音符來說,它含有的分音中最低的頻率被稱為基本頻率。簡單起見,即使常見樂器演奏出的單個音符中還包含許多其他頻率,音符也往往被定義為其基頻(例如「中央C是261.6赫茲」)[3]。基頻以外的頻率叫做泛音或者諧波[4]。換言之,基頻定義音符的音調,而泛音定義音符的音色。人類之所以能區分鋼琴和小提琴的聲音,就是因為它們演奏出的同一音符的泛音不同。即使是同種樂器,不同的樂器個體間也會存在細微的音色差異。

加法合成旨在利用聲音的這種特性來從頭開始構造音色。只要將不同頻率與振幅的純音(即正弦波)加到一起,就可以精確地定義出想要創造出的聲音的音色。

定義

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實現方式

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加法分析與重新合成

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應用

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歷史

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離散時間公式

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另請參閱

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參考資料

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  1. ^ Julius O. Smith III. Additive Synthesis (Early Sinusoidal Modeling). [14 January 2012]. (原始內容存檔於2019-04-27). The term "additive synthesis" refers to sound being formed by adding together many sinusoidal components 
  2. ^ Gordon Reid. Synth Secrets, Part 14: An Introduction To Additive Synthesis. Sound on Sound. [14 January 2012]. (原始內容存檔於2016-06-08). 
  3. ^ Mottola, Liutaio. Table of Musical Notes and Their Frequencies and Wavelengths. May 31, 2017. (原始內容存檔於2019-04-27). 
  4. ^ Fundamental Frequency and Harmonics. (原始內容存檔於2019-04-27).