2014年12月30日 星期二

Roland數位鋼琴的規格與技術。《音色篇》自然衰減音(decay)的處理

除了音色能隨著真實演奏力度產生無痕不分段的變化之外(請參考「Roland數位鋼琴的規格與技術。《音色篇》彈奏力度與音色變化的對應 」一文),SuperNATURAL鋼琴還有另一個很重要的特點,就是自然的衰減音處理。
衰減音,就是彈下琴鍵到放開前,琴音逐漸減弱消散的過程。


【一般數位鋼琴處理衰減音的原理】

數位鋼琴的音色,是來自於對真實鋼琴聲音的取樣,
也就是把真實鋼琴的琴音錄下來,做為數位鋼琴的音色。

或許您所想像的鋼琴音色取樣,是在真實鋼琴上彈下一個琴鍵,讓工程師收錄從起音到琴音自然消散,很長一段時間的聲音。

但事實是正好相反。

一個音色取樣,往往都是短促不到一秒的時間。

要是取樣的時間很長,會讓音色的資料量變得過度龐大,不只需要更高的記憶體與處理器成本,對於複雜彈奏行為的處理,技術上反而變得更困難。

如果音色取樣的時間都很短促,那在數位鋼琴上,要怎麼表現出長音?

數位鋼琴會擷取取樣的後半段聲波,讓這段聲波不斷的反覆循環,同時也讓音量逐漸減弱(模擬琴音的自然消散),直到琴鍵被放開為止。

雖然這種處理方式,避免了音色資料庫過度龐大及衍生的技術問題,但由於是用同一段聲波的反覆來模擬琴音的衰減過程,造成許多人感覺數位鋼琴音色的「電子味」太重:

  • 固定的聲波循環,易產生有如電子蜂鳴器般固定頻率的「嗡嗡」感;
  • 彈奏和弦音時,由於聲波過於穩定,反而容易出現刺耳的駐波共振。

另外,真實鋼琴的衰減音,不只是音量逐漸轉弱,音質也會由明亮逐漸變悶。而數位鋼琴處理衰減音的方式,只有對音量做處理,在音質方面則是一直不變,不像真實鋼琴有由亮轉悶的感覺。

【SuperNATURAL Piano鋼琴音色技術,克服一般取樣處理衰減音的瓶頸】

Roland SuperNATURAL Piano鋼琴音色,是業界首度克服數位鋼琴衰減音問題的技術!

它能夠讓琴音的衰減不僅僅是音量逐漸轉弱,音色也會逐漸變悶變柔。

分析它琴音衰減過程的頻譜,會發現SuperNATURAL Piano已經做到非固定的聲波循環,會如同真實鋼琴一樣呈現不規則的聲音自然消散。
真實鋼琴的衰減音,不應是只有音量逐漸變小,音色也會自然的變柔
以下是一般數位鋼琴的衰減音2D波型顯示影片,也請用耳機仔細聆聽。從波型變動上,可以看出衰減過程是固定頻率的波動。這是與真實鋼琴不同、不自然的聲音現象。

以下則是Roland SuperNATURAL Piano 的鋼琴衰減音。從波型變動上,可以看出衰減過程的聲波變化是不規律的,也就是非固定的聲波循環。這才是跟真實鋼琴一樣的自然衰減音。

很少人在試數位鋼琴的時候會去留意衰減音。所以下次當您去試彈數位鋼琴的時候,不妨跟真實鋼琴(或Roland SuperNATURAL Piano)做個比較,彈一個和弦長音,仔細留意琴音逐漸消散時的變化。


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