【你知道初音未来是如何诞生的吗？】“今年6月， 初音未来要来上海开演唱会啦！”这消息如同一枚深水炸弹， 引爆了无数粉丝的热情， 尽管几百元到一千多元的票价并不便宜， 但身边的好多朋友都已经开启“买买买”模式了 。 其实， 明星来魔都开唱没什么好稀奇的， 毕竟连著名的雨神都已经来过好几回了， 稀奇的是这位明星她不是真人， 而是一位虚拟偶像歌手——她的一切， 从形象、歌声到舞蹈， 全部是通过计算机技术制作出来的， 简直妥妥的黑科技 。 人们先创造了她动听的声音， 然后赋予了她可爱的形象， 现在又打破次元的壁垒， 将她活灵活现地带到了舞台上， 带到了观众面前 。 如此神奇的一切究竟是怎样发生的呢？让我们从头讲起 。
动听的声音——歌声合成之路
唱歌是歌手的本职工作， 即便你是虚拟的， 不会唱歌也干不了这一行 。 一首歌， 简单来说就是由“音乐”和“人声”两部分组合而成的， 其中“音乐”是由乐器演奏出来的， 而“人声”自然是由人唱出来的 。 不过， 初音未来不是真人， 她的声音是人工合成出来的 。 那么， 声音又是如何被创造出来的呢？
无论什么声音， 它们都具备相同的本质——机械波 。 既然所有的声音都是波， 那为什么听起来完全不一样呢？从物理学上看， 所有的声波都是由多个简谐振动的波叠加而成的， 而每个简谐振动都只包含三个物理量：频率、振幅和相位 。 换句话说， 无数个频率、振幅和相位不同的简谐波叠加起来， 就形成了我们所听到的各种各样的声音 。
于是， 有些物理学得特别好的音乐家就开始动心思了， 既然声音都是由这样一些基本元素所组成的， 那么我能不能利用这一原理人工合成出声音呢？这个主意听起来很不错， 因为早在19世纪， 人类就已经发明了电子扬声器， 可以将波动的电信号转化成机械振动来发出声音， 而操纵电信号的频率、振幅和相位非常容易， 于是， 能够人工合成声音的“电子合成器”也就应运而生了 。 早期的电子合成器， 是采用几个电子振荡器来产生变化的电流， 然后通过调制器对电信号波动的频率、振幅和相位进行动态控制， 最后再将这些波叠加起来， 通过扬声器变成声音 。
这种从声音本质入手的思路固然不错， 不过人类的力量毕竟有限， 要知道， 我们所听到的真实世界的声音都是由非常多的简谐波以非常复杂的形式叠加而成的， 而电子合成器只有寥寥几个振荡器， 所能够产生的声音实在是太简单了， 听起来完全不像任何一种真实的乐器， 更加不可能合成人声了 。 于是， 音乐家们有了更高的追求， 他们梦想着有一天能够人工合成出各种真实的声音 。
既然声音的本源对我们来说还是过于复杂了， 那不妨换一个思路试试 。 所有的声音无论如何发出的， 最终都要进入耳朵被大脑所解析， 那么我们可以从人的听感入手， 看看声音是如何构成的 。 对于音乐和歌声， 我们能感知到的大体上有三个要素：音高、响度和音色 。 音高， 就是这个音是Do、Re还是Mi；响度， 当然是这个声音听上去有多响；至于音色， 我们只能说它是一个集合概念， 代表一种声音的基本特性， 比如说这声音是钢琴、小提琴， 或是邓紫棋、古巨基 。 在这三个要素中， 音高和频率相关， 响度和振幅相关， 这两者都很容易控制， 就剩下最复杂的“音色”， 它包含的要素太多了， 怎么办呢？
这时， 有人想到， 我们可以把真实乐器的声音， 比如用钢琴弹一个Do， 录下来， 作为一个样本存起来， 然后当我要发出Mi的声音时， 把刚才的样本拿出来， 用处理器给它升个调， 再放出来不就行了吗？我们在卡拉OK里面唱不上去的时候可以把伴奏降几个调， 就是这么玩的对吧！这种方法就是“采样合成”， 只要有高质量、大规模的采样、优秀的采样合成算法和数字处理器， 音乐家就可以完全使用电子合成器来制作音乐， 效果相当棒 。 如今， 随着计算机处理能力的提高， 个人电脑已经完全可以胜任声音合成的工作， 因此电子合成器也由专用硬件逐步变成了软件， 甚至iPhone上的一个App就可以媲美专业合成器的效果， 还真的有一些音乐家用几台iPhone和iPad组成乐队来表演呢 。
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