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从原理上讲，再复杂的声音也可以用傅里叶分析的方法把它{zh1}分解成若干正弦波的叠加。但是如果反过来用正弦波叠加的方法制作声音就相当麻烦，主要是很难做出预期的声音。这样的合成技术叫做加法合成，最早的应用大概就是管风琴或电风琴的音栓。要是用滤波器对现有波形进行加工，逐步将其中的各种频率成分减去使之适合自己的需要，事情就会容易一些。这就是减法合成。雕塑家罗丹讲起他的创作时曾有过名言：“拿起工具，把不需要的部分去掉”。减法合成的道理差不多也是这样。最早期的合成器，用简单的振荡器发生“傻乎乎”的波形，象正弦波、三角波，还有更明亮些的锯齿波、脉冲波等。然后用变形、调制等手法来修饰它们，滤波器是非常重要的工具。当前的合成器技术已经与早期大不相同，但无论模拟还是数字合成器或者软件合成器，都离不开滤波这一信号处理手段。随着电子技术的发展，滤波器也不再是电容、电阻、电感搭成的电路，大多已变成数字电路甚至就是软件。合成器中使用的滤波器通常有四种形式：低通、高通、带通、陷波。顾名思义低通就是让低频通过，滤掉高频；高通是让高频通过，滤掉低频；带通是让某一个范围的频率通过，滤除其余频率；陷波是滤除某一个范围的频率，让其余频率通过。 [插图] 有几个常用的名词也顺便在这里介绍一下：被滤波器阻挡的频率范围称为禁带（Stopband）；能顺利通过滤波器的频率范围称为通带（Passband）；禁带的开始处称作半功率点（Half-power point）。滤波器允许或阻止一定的频率通过并不象刀切一样突然变化，而是有一个过渡，是一条斜线。斜线的倾斜程度用斜率（Slop）来表示。当输出信号下降3分贝时，就是半功率点，也叫负3分贝点，大家可能更加熟悉它的另一个称呼“截止频率”（Cutoff Frequency）。合成器中滤波器的截止频率经常是可以随便移动的。带通和陷波滤波器各自有两个半功率点，这两点的中心称为中心频率（Center Frequency）。合成器中最常见的是低通滤波器，如果一台合成器只有一个滤波器的话，毫无疑问就是低通滤波器。滤波器的斜率要用频率和输出分贝共同表达。这里经常用“八度”作频率的单位。合成器技术和音响技术中“八度”和音乐中“八度”的含义xx一致。比如每八度-3分贝是不太陡的斜线；而每八度-6分贝或-12分贝甚至-24分贝就更陡些。斜率通常由每个滤波器的结构所决定，不能随意改动。软件滤波器不受此限制。斜率会影响到声音的听觉印象。例如我们送一个100Hz的锯齿波进截止频率300Hz的低通滤波器（正巧等于三次谐波的频率），那么三次谐波在滤波器的输出端将从原来的电平下降3分贝。如果滤波器的斜率是6分贝/八度，六次谐波的电平就还要降6分贝，十二次谐波在此基础再降6分贝，依此类推。这是一条不太陡的斜线，不少高次谐波还能听见，如果换成24分贝/八度斜率的滤波器，斜线要陡直得多，许多高次谐波就听不到了。滤波器中还有一项控制，用大写的Q来表示，也被称作共振或再生。Q的定义是中心频率和带宽的比率： Q=fo/BW 由公式看出，如果中心频率恒定，改变Q就改变了带宽。增加Q，带宽就变窄。用这样的办法能把带宽聚集在频谱中的限定范围内，甚至一个谐波上。当然这也要看Q的控制是怎样执行的，调整Q可能影响到斜率。Q的控制和带宽控制不是同一件事。如果Q恒定，改变中心频率就能改变带宽。制作音色时可以利用这一技术跟踪全音域中每个音高的某次谐波。 Q还能够做一件令人惊奇的事：它能把滤波器变成振荡器！只要Q高到一定程度，滤波器就会在中心频率附近发生振荡（Ringing），输出的波形是衰减的正弦波，频率就等于滤波器的中心频率。因此控制器有时也被称作“共振滤波器”（Resonant filter）。需要特别说明的是此时滤波器的功能一点不差，是白“饶”了一个振荡器。前些年很时髦过一阵的“哇音”，就是利用了很简单的共振滤波器。类似的现象在声学乐器中也能找到，例如马林巴，共鸣腔受到激励的时候能够在几个频率点上发生共振。如果滤波器的Q变成无穷大，就真的可以当振荡器用了，输出的波形是稳定的正弦波。六、七十年代有些模拟合成器的xx音色正是把Q调到近于振荡做成的。滤波器的应用十分广泛，我们修饰声音的重要工具均衡器（Equalizer），就是把若干滤波器组合在一起。均衡器基本上可以分成两个类型，一种是参数型均衡器，另一种是图形均衡器。参数型均衡器是一些带通滤波器的组合，各自带有中心频率、Q、提升或衰减量的控制。图形均衡器是一些并联的带通滤波器，它们接收相同的输入信号，但每个滤波器有其固定的中心频率和带宽，管理这一频段的提升或衰减。通常图形均衡器的控制细致程度不如参数均衡器，但它拥有滤波器的数量要比参数均衡器多，均衡曲线一目了然。在混合各声部音乐的处理中，均衡器的调配极有学问。相信许多人有这样的经验：一种声音单独听很好，但放在合奏里就变得难听。类似的问题可以用均衡器来解决。大家对全通滤波器的称呼可能不太熟悉，但是提起吉它法兹器很多人都知道。全通滤波器具有平坦的频率响应，这样的滤波器难道也有用处吗？它的主要用途是改变信号频谱的相位。法兹器的原理就是让声音通过若干全通滤波器，然后把输出信号和原信号混合。由于相位不同，造成有的叠加，有的抵消，结果在频谱中产生出许多峰和谷，改变了原来的声音。这还不够，再用低频振荡器控制全通滤波器，周期性地改变相位差的量，以造成一种“翻搅”效果，成了我们熟悉的“法兹”声。时变滤波器（Time variant filter简称TAF）在合成器里用得很多。因为声音总是随着时间而改变，不但音量有变化，音色也在不断变化。以钢琴为例，发音之初有榔头击打琴弦的噪声和被激发出来的高次谐波，然后就转变为琴弦的衰减振动，波形逐渐接近正弦波。所以给钢琴音色用的低通滤波器要做相应的设置，开始要允许大量高频成分通过，随后很快降低截止频率。时变滤波器经常具有多种可变参数，如Q、提升或衰减量、甚至还有斜率。控制信息的来源也是多方面的，可以是低频振荡器、函数发生器、包络发生器或者来自MIDI控制器。 E-mu公司前些年推出的Z-Plane滤波器把时变滤波器推向全新的高水平，当前E-mu的几个产品中都可以找到它的身影。Z-Plane滤波器中有六个级联的参数均衡器组，每一个都可以对中心频率、带宽和增益进行动态控制。 E-mu还开发了一套带有复杂频率响应曲线的数据库，称为Frame（结构），存放在合成器的ROM中。这些Frame中有的模拟声学乐器或人声，有些是纯电子的。Z-Plane滤波器更神奇之处在于它能够让两个以上的Frame互相插入和蜕变，也就是让两条xx不同的频率响应曲线平滑地联接。举例来说，它能把一个“哦”的声音不知不觉地变成“咦”，真是把滤波器用绝了。

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