第 2 章：FM 音色發(fā)生器與家庭音樂制作的黎明
半導(dǎo)體技術(shù)的巨大進(jìn)步
20 世紀(jì) 80 年代伊始，基于半導(dǎo)體的電子元件技術(shù)迎來了爆發(fā)式的增長，各種新設(shè)備層出不窮，舊技術(shù)難以望其項(xiàng)背。“集成電路”和“大規(guī)模集成電路”等術(shù)語也開始頻繁出現(xiàn)在大學(xué)入學(xué)考試中，各大公司也紛紛投身于基于這類電路的電子游戲機(jī)生產(chǎn)。半導(dǎo)體領(lǐng)域在這段時間取得的突破性進(jìn)展著實(shí)令人驚嘆。
在這些技術(shù)進(jìn)步的浪潮中，數(shù)字頻率調(diào)制 (FM) 音色發(fā)生器脫穎而出，展現(xiàn)出巨大的商業(yè)潛力。這種聲音合成方法最初由美國斯坦福大學(xué)開發(fā)，而雅馬哈敏銳地捕捉到其巨大價值，率先于 1973 年與該大學(xué)簽訂了授權(quán)協(xié)議。
雅馬哈研發(fā)團(tuán)隊(duì)開始探索將 FM 音色發(fā)生器應(yīng)用于 Electone? 數(shù)字化的方案中。早在 1974 年——雅馬哈推出首款模擬合成器 SY-1 的那一年——我們就已經(jīng)成功打造了一臺以數(shù)字 FM 音色發(fā)生器為核心的原型樂器。然而，受限于當(dāng)時的半導(dǎo)體技術(shù)，這款原型樂器需要大量的集成電路，并且難以在體積和功能之間取得理想的平衡，因此無法立即投入市場。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們終于成功研制出一款規(guī)格符合標(biāo)準(zhǔn)的樂器。歷經(jīng) 7 年的潛心研發(fā)，雅馬哈于 1981 年 4 月在經(jīng)典 Electone 型號 F-70 上推出了其首款 FM 音色發(fā)生器產(chǎn)品。一個月后，雅馬哈又發(fā)布了面向舞臺演出的 GS-1 鍵盤樂器。
在 1982 年發(fā)行的 Toto 樂隊(duì)第四張錄音室專輯中，雅馬哈 GS-1 的音色貫穿始終，其自然的金屬敲擊樂音色和厚重的銅管樂音色尤為引人注目——這正是 FM 音色發(fā)生器所擅長的音色類型。甚至有傳言說，著名音樂人 David Paich 正是在使用 GS-1 預(yù)設(shè)音色進(jìn)行即興演奏時獲得了靈感，創(chuàng)作出了膾炙人口的《非洲》一曲。
FM 合成技術(shù)的魅力在于它能夠以令人驚嘆的逼真度重現(xiàn)那些變化豐富、泛音豐富的音色，例如電鋼琴、銅管樂器和鐘琴。如今，采樣已經(jīng)成為音色生成的主流技術(shù)，由于這種技術(shù)采用的是真實(shí)的錄音，我們自然而然地認(rèn)為合成器可以毫不費(fèi)力地重現(xiàn)各種樂器的聲音。然而，在 20 世紀(jì) 80 年代早期，模擬合成器還無法生成某些類型的音色，例如鐘形金屬音，因此 GS-1 的 FM 音色在當(dāng)時堪稱驚艷之作。
GS-1 實(shí)際上并沒有以合成器的身份進(jìn)行銷售，這可能是因?yàn)槠湟羯珶o法在樂器本身上進(jìn)行編輯。雖然可以使用音色卡來改變 GS-1 能夠產(chǎn)生的 16 種音色庫，但創(chuàng)建或修改這些音色需要使用一種專為開發(fā)人員設(shè)計的特殊編程設(shè)備（見圖）。事實(shí)上，實(shí)現(xiàn)音色可編輯的功能是推出商業(yè)化合成器產(chǎn)品所面臨的一大挑戰(zhàn)。
用戶界面概念
模擬合成器的音色可以通過調(diào)節(jié)構(gòu)成其音色發(fā)生器電路的電阻和其他電子元件的值來改變；因此，可以通過添加包含可變電阻的旋鈕和推子來實(shí)現(xiàn)音色編輯功能。這些控制器的排列方式取決于合成器本身的設(shè)計和尺寸，例如在第 1 章中介紹的 CS-80 等樂器就已經(jīng)需要大量的旋鈕。與模擬合成器相比，數(shù)字合成器擁有更多與聲音相關(guān)的參數(shù)，因此為每個參數(shù)都分配一個物理控制器顯然是不切實(shí)際的。
此外，我們還需要記住，數(shù)字合成器的運(yùn)行基于程序，這與計算機(jī)軟件的運(yùn)行方式非常相似。要產(chǎn)生新的音色，只需要添加所需的程序即可。然而，如果要讓音色本身的參數(shù)可編輯，那么合成器還需要一個編輯程序。毋庸置疑，編輯程序需要配備按鈕和旋鈕來輸入?yún)?shù)值——用現(xiàn)代的術(shù)語來說，就是它需要有自己的用戶界面 (UI)。
我們熟悉的用戶界面之一就是計算機(jī)的屏幕、鍵盤和鼠標(biāo)。在 1980 年，Windows 和 Mac 操作系統(tǒng)尚未問世，用戶與計算機(jī)交互的主要方式是使用鍵盤輸入命令和文本。我們今天習(xí)以為常的操作方式——例如，使用圖形界面和鼠標(biāo)或觸摸屏——在當(dāng)時還不存在。在開發(fā)數(shù)字合成器的過程中，如何為那些希望以更直觀的方式與聲音進(jìn)行交互的音樂家以及沒有計算機(jī)編程經(jīng)驗(yàn)的用戶創(chuàng)建一個清晰、簡單的用戶界面，或許是我們必須克服的挑戰(zhàn)。
為了解決這個問題，我們的開發(fā)人員設(shè)計了如下所示的新型編程器。它采用燈和按鈕的組合，使聲音設(shè)計師在編輯音色時可以確認(rèn)參數(shù)之前的設(shè)置。
如今，現(xiàn)代合成器的用戶界面可以完全自由地訪問所有內(nèi)部參數(shù)——我們身處便捷時代卻渾然不覺，殊不知這并非易事。在半導(dǎo)體和程序技術(shù)飛速發(fā)展的年代，為了完善一個有利于創(chuàng)造性聲音設(shè)計的用戶界面，開發(fā)者們需要經(jīng)歷無數(shù)次的試驗(yàn)和試錯。盡管如此，這仍然是那個時代合成器發(fā)展過程中至關(guān)重要的一步。
DX7 的到來，改變了音樂世界
在克服重重困難開發(fā)出 FM 音色發(fā)生器、創(chuàng)建用于編程和編輯音色的用戶界面并成功發(fā)布 GS-1 兩年后，雅馬哈推出了劃時代的 DX7 頻率調(diào)制合成器。FM 音色發(fā)生器的核心是“運(yùn)算器”——用于生成和修改聲音的基本組件。GS-1 擁有四個運(yùn)算器，而全新的 DX7 則配備了六個運(yùn)算器，使其能夠創(chuàng)造出更加精細(xì)的音色。此外，這款革命性的合成器還內(nèi)置了創(chuàng)建和編輯音色的功能，并允許將這些音色存儲在類似卡帶的存儲器中，而所有這些功能的價格僅為 GS-1 的十分之一。因此，這款新樂器對合成器世界產(chǎn)生了如此深遠(yuǎn)的影響也就不足為奇了。
當(dāng)時，雅馬哈的多個部門正在同時開發(fā)不同的樂器，GS-1 的前身是 TRX-100 原型機(jī)，而 DX 系列合成器的直接前身是一款名為可編程算法音樂合成器 (PAMS) 的測試模型。因此，DX7 在其頂部面板上被標(biāo)識為數(shù)字可編程算法合成器。
顧名思義，PAMS 基于各種計算算法——即相位調(diào)制、幅度調(diào)制、加法合成和頻率調(diào)制 (FM)——來創(chuàng)建聲音，并且從一開始，原型機(jī)就支持將程序存儲在內(nèi)存中。然而，這種高度自由的音色設(shè)計是以所需參數(shù)數(shù)量的大幅增加為代價的，這意味著 PAMS 還不適合作為普通用戶可以編程的樂器進(jìn)行商業(yè)化。
為了解決這個問題，雅馬哈的開發(fā)人員決定簡化合成器的音色發(fā)生器設(shè)計，讓“調(diào)制器”* 和“載波”* 包絡(luò)發(fā)生器共享相同的參數(shù)。他們還將算法（或稱運(yùn)算器組合模式）的數(shù)量減少到 32 種。這為最初的 DX 系列產(chǎn)品線（包括 DX1、DX5、DX7 和 DX9）的完成鋪平了道路。雖然當(dāng)時發(fā)布了四款型號，但在開發(fā)過程中實(shí)際上使用了五種型號代碼——DX1、DX2、DX3、DX4 和 DX5。DX1 在發(fā)布時保留了其代碼，這在雅馬哈產(chǎn)品中相當(dāng)罕見，而 DX2 和 DX3 則合并成為了 DX5。DX4 和 DX5 開發(fā)型號最終分別以 DX7 和 DX9 的名稱上市。
DX7 一經(jīng)推出便風(fēng)靡全球，其樂器本身及其音色很快成為了 20 世紀(jì) 80 年代流行音樂的驅(qū)動力。同時，我們也應(yīng)該注意到，它的許多技術(shù)和功能也影響了合成器之后的發(fā)展方向。
首先是包含兩行，每行 16 個字符的 LCD 屏幕。在 DX7 之前，合成器的參數(shù)值通常是通過旋鈕和滑塊的位置來確認(rèn)的，這意味著無法準(zhǔn)確地檢查參數(shù)設(shè)置或顯示音色名稱。然而，隨著這種用戶界面元素的出現(xiàn)，我們就可以顯示所有類型的信息，并由此誕生了為原創(chuàng)音色命名的傳統(tǒng)。同時，由于單個參數(shù)可以在 LCD 屏幕上逐個調(diào)用和編輯，因此無需在樂器頂部設(shè)置大量的控制器。如果沒有這個屏幕，DX7 就不可能擁有如此簡潔的控制面板，而這種與過去合成器的明顯區(qū)別也是它獲得巨大成功的另一個因素。
DX7 的下一個突破性功能是使用存儲卡來存儲和調(diào)用音色——這一功能只有依靠合成器的數(shù)字設(shè)計才能實(shí)現(xiàn)。雖然 GS-1 使用的是磁性音色卡，但雅馬哈認(rèn)為，包含數(shù)字存儲器的存儲卡更適合 DX 系列，因?yàn)樗鼈儾粫艿綋P(yáng)聲器和其他類似設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)磁場的干擾。DX7 內(nèi)部可以存儲 32 種音色，但如果在其卡槽中插入一個 ROM 卡，就可以額外獲得 64 種音色。同時，RAM 卡可以用來寫入和調(diào)用多達(dá) 32 種原創(chuàng)音色。這種增加音色數(shù)量的能力是數(shù)字合成器所特有的，我們高度便捷的基于卡帶的方法也使專業(yè)音樂家的音色能夠?yàn)樗腥怂谩Ｔ谀M合成器時代，復(fù)制專業(yè)人士使用的音色的唯一方法是復(fù)制每個旋鈕的位置，即使這樣，也幾乎不可能獲得完全相同的設(shè)置。然而，DX7 的用戶可以輕松購買到包含著名合成器演奏家真實(shí)音色的存儲卡。這種新穎的方法不僅可以擁有與自己的合成器偶像相同的樂器，還可以演奏完全相同的音色，這對業(yè)余音樂家來說極具吸引力。
同樣值得一提的是，雅馬哈開發(fā)人員在鍵盤性能方面取得的顯著改進(jìn)——這對于控制 FM 合成能夠?qū)崿F(xiàn)的極其復(fù)雜的音色來說顯得尤為重要。FM 音色發(fā)生器與觸感鍵盤相結(jié)合，可以以各種不同的方式調(diào)制音色，為了充分利用這項(xiàng)技術(shù)，我們決定為 DX7 配備我們的 FS 鍵床。雖然這款鍵盤最初是為 Electone 開發(fā)的，但它后來成為了雅馬哈旗艦合成器超過 20 年的標(biāo)準(zhǔn)配置，并深受眾多音樂家的喜愛。
最后，同樣重要的是 DX7 對 MIDI 的支持——MIDI 是一項(xiàng)于 1982 年推出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，旨在使樂器能夠以數(shù)字方式相互交換信息。除了通過演奏鍵盤產(chǎn)生的信息外，它還包括操作延音踏板、音量踏板和許多其他與演奏相關(guān)的控制器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。雅馬哈在 MIDI 發(fā)布后不久就采用了這一標(biāo)準(zhǔn)，這正是 DX7 在當(dāng)時備受關(guān)注的另一個原因，而它所提供的功能也同樣具有啟發(fā)性。例如，當(dāng)使用 MIDI 音序器（一種通過傳輸 MIDI 數(shù)據(jù)自動演奏合成器的設(shè)備）控制 DX7 時，可以精確地再現(xiàn)其他音樂家的演奏，并輕松地創(chuàng)建機(jī)器人音效的片段或高速樂句，而這些樂句對于人類來說很難連續(xù)演奏。DX7 備受關(guān)注的另一個特點(diǎn)是它能夠制作出創(chuàng)新、前沿的音樂，例如 20 世紀(jì) 80 年代誕生的舞曲和電子音樂——這些音樂是通過將機(jī)器人 MIDI 演奏與具有獨(dú)特 FM 音色的硬合成器貝斯相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。
DX7 數(shù)字合成器憑借這些以及其他開創(chuàng)性的功能，震撼了音樂產(chǎn)業(yè)的表演和商業(yè)領(lǐng)域，并對當(dāng)時的流行音樂和未來合成器的形態(tài)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
不斷變化的合成器世界
隨著 DX7 的推出，合成器的世界發(fā)生了巨大的變化。MIDI 支持的加入不僅使自動演奏音樂片段成為可能，還為實(shí)時演奏者帶來了音色生成器擴(kuò)展的概念。例如，可以將兩臺 DX7 設(shè)置為演奏完全相同的電鋼琴片段，如果將其中一臺樂器的音高稍微提高一點(diǎn)，就會產(chǎn)生合唱效果，使整體音色更加豐富。這種方法同樣適用于更多數(shù)量的合成器，但由于沒有人能夠同時演奏三四臺合成器，我們意識到，專門用于擴(kuò)展功能的 DX7 并不需要鍵盤。因此，我們推出了 TX 系列無鍵盤音色生成器模塊。
在 DX7 之后，我們又推出了許多同類產(chǎn)品，例如能夠產(chǎn)生豐富音色的機(jī)架式 TX816 音色生成器，以及將 DX7 音色生成器封裝在一個具特色的外殼中的 TX7。它們通過音色生成器擴(kuò)展功能提供的華麗 FM 音色也成為了當(dāng)時音樂界不可或缺的一部分，并為這些產(chǎn)品贏得了盛譽(yù)。
雅馬哈 DX 系列合成器隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷發(fā)展。DX7 II 采用了鋁制機(jī)身，減輕了重量，大大提高了便攜性，后來還增加了軟盤驅(qū)動器，以適應(yīng)當(dāng)時廣泛使用的 3.5 英寸軟盤。隨著該系列的進(jìn)一步發(fā)展，我們還引入了更多富有創(chuàng)意的功能，例如支持立體聲聲像的雙輸出通道，以及微調(diào)功能，使音樂家可以使用平均律以外的調(diào)音系統(tǒng)，例如阿拉伯音階。同時，DX100 迷你鍵盤型號（發(fā)布時間稍早）專門為演奏者設(shè)計了許多創(chuàng)新功能：例如，將彎音輪移至左上角，當(dāng)使用背帶站立演奏時，樂器的彎音方向可以反轉(zhuǎn)，這樣就能以與吉他相同的方式彎曲音符。
DX 系列不僅在 20 世紀(jì) 80 年代的音樂界掀起了一場風(fēng)暴，還推動了現(xiàn)代數(shù)字合成器用戶界面和主要樂器功能的發(fā)展。
邁向家庭音樂制作
在 20 世紀(jì) 80 年代之前，業(yè)余音樂家雖然也會進(jìn)行現(xiàn)場音樂表演，但錄音工作只能在錄音室由專業(yè)人員完成。然而，在這十年間，多軌錄音機(jī) (MTR)——一種能夠在標(biāo)準(zhǔn)音樂磁帶上錄制四條獨(dú)立音軌的設(shè)備——開始流行起來，這使得任何人都可以在家中舒適地制作多軌錄音，無論其音樂制作水平如何。最初，標(biāo)準(zhǔn)的 MTR 流程是先使用鼓機(jī)錄制節(jié)奏，然后在上面分層錄制貝斯、吉他和鍵盤音軌，最后完成歌曲。然而，隨著支持 MIDI 的樂器的日益普及，音樂家們能夠?qū)⒁粜蚱髋c鼓機(jī)同步，DX 系列等 MIDI 合成器也經(jīng)常被用于低音和和弦類型的音軌。然而，DX7 一次只能發(fā)出一個音色，這意味著，如果需要同時演奏貝司和電子鋼琴，就需要兩臺這樣的合成器。
雅馬哈的解決方案是多聲部音色生成器。MIDI 數(shù)據(jù)可以分配到特定的通道，如果使用 MIDI 音序器（例如 QX 系列產(chǎn)品）來傳輸按不同通道組織的演奏數(shù)據(jù)，那么貝斯、鋼琴和馬林巴琴的音色就可以分別由 1、2 和 3 通道上的數(shù)據(jù)來演奏。接收這些數(shù)據(jù)的多通道音色生成器會為每個通道分配不同的音色，在我們的例子中，相當(dāng)于將三臺獨(dú)立的合成器集成到一個音色生成器中。雅馬哈根據(jù)這種方法開發(fā)的產(chǎn)品是 TX81Z 音色生成器模塊——這是一款革命性的設(shè)備，包含相當(dāng)于八臺 FM 合成器的功能，每臺合成器都配備了四個專用運(yùn)算器。所有八個 FM 音色發(fā)生器還可以設(shè)置為同一個通道，以產(chǎn)生更豐富、更密集的音色。此外，運(yùn)算器首次配備了正弦波以外的波形，從而可以產(chǎn)生更多樣化的音色，正因如此，TX81Z 通常被認(rèn)為是合成器模塊中一顆隱藏的寶石。
大約在這個時候，音樂制作人開始嘗試使用一臺合成器同時演奏所有聲部——無論是節(jié)奏、貝斯還是和弦類樂器——內(nèi)置 MIDI 音序器的合成器也應(yīng)運(yùn)而生。為了滿足這一需求，雅馬哈開發(fā)了 V-50，這是一款集大成之作的 FM 合成器，它將 TX81Z 與鍵盤、MIDI 音序器、基于 PCM 音色生成的節(jié)奏機(jī)以及數(shù)字效果處理器結(jié)合在一起。這款樂器超越了數(shù)字合成器的界限，引領(lǐng)合成器進(jìn)入了工作站時代。
從 1981 年的 GS-1 到 1989 年的 V-50，在不到十年的時間里，我們的數(shù)字合成器從基本的演奏樂器發(fā)展成為了功能齊全的音樂工作站。毫無疑問，20 世紀(jì) 80 年代是雅馬哈合成器歷史上激動人心、充滿活力的時期之一。
