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经典波形
到目前为止,我们主要采取了3种方法合成重复性的波形:加性合成(第1章),波表合成(第2章)和波形整形(第5章和第6章)。本章将介绍第4种方法,它用带有可控端点的多条线段精确地构建波形。这种方法在历史上至少是与其他方法一样重要的,而且在模拟合成器时代--大约是1965年~1985年--处于主导地位。由于缺少一个更好的名字,我们将使用"经典波形(Classical Waveforms)"一词来指由多条线段构成的波形。
它们包括图10.1所示的锯齿波(Sawtooth)、三角波(Triangle)和矩形波(Rectangle),还有其他多种可能。经典波形的突出特征是要么有不连续的跳跃点(在取值上的变化),要么有拐点(斜率上的变化)。在图中,锯齿波和矩形波有跳跃点(锯齿波每周期跳跃1次,矩形波每周期跳跃2次),而在其他地方则具有恒定的斜率(锯齿波的斜率为负,矩形波的斜率为0)。三角波没有不连续的跳跃点,但其斜率在每个周期中不连续地改变2次。
为了有效地使用经典波形,理解这些波形的形状是如何反映在其傅里叶级数上是很有用的。(为了计算这些级数,我们需要第9章的背景知识,这也是为什么这一章出现在这里而没有出现得更早的原因。)我们还需要一些策略来应对数字化合成经典波形的问题。对于折叠问题,这些波形要比我们先前处理的波形容易受影响得多,因此我们必须特别注意对它的控制。
一般来说,对于折叠的预测和控制,我们的策略是首先考虑那些周期为整数N的被采样波形。然后,若我们想获得一个周期为非整数(比如称其为x)的波形,则要用2个整数构成的商N/R来近似表示r。至少从概念上说,我们可以随后合成出周期为N的所需波形,然后每R个输出样点仅提取一个样点。最后的这个下采样步骤就是产生折叠的地方,因此谨慎小心的管理将有助于我们对它的控制。