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COSM技术详解           
COSM技术详解
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2006-5-3 18:34:04


原作者: 上海乐兰电子有限公司 来 源: http://www.Roland.com.com COSM(Composite Object Sound Modeling,复合对象声音模型) 当一种传统乐器产生出声音的变化时,声音会经过许多媒介的对象再传到人耳。乐器使用的材质、大小、调音、所使用的麦克风、放大器、音箱、房间的大小与空间混响特性等等,都与您最后所听到的是什么样的声音息息相关。 透过COSM技术,Roland以模拟的方式,建构出这样的音响效果中所有的媒介对象。结合多重数字声音模型方式,COSM将传统乐器、电子乐器的声音精确地加以模拟,甚至也能够创造出前所未闻的音色。 想象有一种乐器,能够忠实地模拟出过去、现在、到未来数百种乐器的声音。这样的乐器尝试无人使用过的技术,但仍能让声音保持纯净、生命力与令人惊奇的音乐性…… 1995年,当Roland首次将整合对象声音模型(COSM)技术导入VG-8的V-吉他系统,音乐家们都为其忠实的模拟能力所震惊-从传统到现代的各式吉他与放大器的模拟、制作未来感的合成音色、以及呈现出数百种吉他独特的声音特征-所有都只需您转动转盘或踩踏板就能做到。显而易见,这是吉他新世纪的发端。在声音处理与合成音色的界线模糊之际,都能忠实地保留每个吉他手独特的演奏风格。大概很少乐手知道,VG-8是Roland 以COSM技术为基底,一系列突破性产品中的先驱。 在接下来的几年,COSM声音模型技术陆续导入更多的吉他产品,包括前级放大/处理器,像是Roland的GP-100与BOSS物美价廉的GT-3与GT-5。在电子打击乐器的层面,COSM也造就出令人惊异的V-drums电子鼓系统,让鼓手能够从鼓的组合、鼓的大小、鼓面样式、调音、闷音、到演奏环境等等,都完全加以模拟-而且具备无以伦比的感应度。在键盘乐器界,COSM也帮助Roland发展出了VK-7与VK-77电子管风琴,因为它们模拟每一个音轮的振荡,以及旋转效果,让所有典型的管风琴音色都包容于其当中。在VS系列数字录音座,以及VM系列数字混音座中,COSM让使用者只要使用一般的动圈式麦克风,就能仿真出录音室专用的高价位电容式麦克风,也可以透过Roland新的DS-90数字监听喇叭,仿真出各种录音室或一般用的喇叭。 是什么让COSM如此成功,并且快速导入如此众多的乐器与设备?答案是Roland采用与其它竞争对手稍有不同的"声音模型"路线-它包含了更多对声音的考量,使得它在各种应用中更实用。 细部的整合 声音模型的一般性概念早在研发实验室中萦绕已久。这样的概念是:如果你能够找出用来描述乐器各部份发声模式的数学公式,你就可以写出软件来仿真它们,然后正确地合成出它们的音色与特质。 一个最普通的方式是将乐器拆解成基本的"刺激者",提供声音基本能量的部份;"共振体",改变音色并延续声音的部份。"刺激者"的例子是小提琴的琴弓,它会在拖过琴弦以触发声音;以及萨克斯风吹嘴的振动簧片、对吉他琴弦的弹拨、在鼓面上的敲打。而"共振体"的例子,对应的就是小提琴与吉他本体、或是鼓壳。 找出描述刺激者以及如何反应出不同演奏情况的公式,让后将其输出再馈入共振体的公式并加以变化,如此你就得到一个基本的乐器模型。一个优秀的模型甚至要考量到刺激者的动作会如何影响到共振体的变化-例如,管乐器中产生的压力的模式,以及它会如何影响到簧片的振动。 Roland的COSM系统都完全做到了,但还是有很长的路要走。Roland的工程师了解到我们耳朵最后听到的声音,并不止来自于描述皮、弦与木材的公式。通常声音也会透过麦克风或拾音器而转换,送入放大器,再到喇叭音箱。-每一部份都有自己的特性,而且互相影响。 于是,Roland认为须要将空心、电子吉他、鼓、音轮发声的传统管风琴、麦克风、甚至各种录音室用监听喇叭,拆解出每一个会影响声音的更细部份。 然而要做到这些事,会比一般对组件的分析要付出更多努力。更重要的是,Roland的工程师们学习了这些乐器发音的方式-包括乐器上动态与音高的变化,造成整体声音的结果。例如,一个吉他手会知道更用力地拨弦,出来的声音不只是更大声,它也改变了弦的振动方式、拾音器如何收音、放大器会如何将声音削减、以及喇叭会如何推动。它经由一串行的组件,产生了新的泛音,以及对应于音量递增但非线性的音差。 因此这里的重点是对任何乐器制作出完全真实的模型,以决定如何产生这些泛音,并尝试模拟出这些状况-而不只是输出。这就是COSM与其它模拟方法最大的不同。在经过数年复杂的测试与学习-首先是吉他、接着是鼓、再来是管风琴与其它乐器-这些知识让更多的COSM模型算法相继诞生。 在音乐家的手中 从这些基本的对象建构,它让音乐家们可以随自己高兴将刺激者、共振体、以及修改体加以组合,进而制造出自己的声音。使用者也能够控制这些对象的大小以及结构-例如,选择大、中、小的空心吉他本体、或是选择木质、铁、或黄铜的鼓壳、甚或是选择鼓皮的样式。而且因为COSM是高度复杂模型算法的组合(即许多的艰深数学),COSM的乐器允许其虚拟的大小与调音可以超出自然的范畴-例如,您可以模拟出1吋到20吋深的鼓壳,并且调音范围超过8个八度音。 但是COSM并不只于模拟乐器本身,为了要寻找"单一器材"的解决之道,COSM还必须再发展。这是因位我们所听到的多数音乐,并非直接来自乐器的自然发声-还牵涉到录音与播放的一连串系统。例如,当您听到一个小提琴的录音时,您并非只听到弦、弓、琴桥、琴颈、与本体的振动,您还会听到收音麦克风的种类其个别的特性、麦克风与小提琴相对位置、麦克风前级放大、录音主控台与用来录音的机种、CD播放座的电子特性、所使用的喇叭、录音室的空间共鸣、您聆听所在的房间...等等所造成对声音的影响。再考虑到摇滚吉他的声音,除了弦与本体的影响外,拾音器的种类、位置、效果、放大器、喇叭音箱,都会影响到所听到的声音。 非常感谢COSM技术将所有可能的元素都列入考量,让使用者可以自行将这些组件加以并且变化,以组合制作出所要的音色。而且更难得的是,COSM使用数种不同的模拟方式(物理、泛音、电子...等等)来完成这些目标。然而最好的是,COSM让您从"刺激者"到最后的"共振体",都完全掌握住所有产生声音的程序。 V-Guitar(V-吉他) VG-8EX V-吉他系统提供了COSM应用的典范。运用物理模型,使用者可以选择吉他本体的样式(Strat Tele、Les Paul、半空心、空心、及其它)与拾音器的种类及位置。使用磁性模型,使用者可以仿真出不同的拾音器结构、转换器、甚至喇叭线圈的运作。电子机制模型让VG-8EX仿真各种不同的喇叭与麦克风。电子模型可仿真出现代与传统放大器的各种真空管与晶体管特性,准确地重制出您的吉他讯号(VG-8EX中许多的放大器模型,也已收纳在GT-3、GT-5、VS-系列数字录音座、VM-系列数字混音座、及GP-100当中)。 而且既然效果器在今日的吉他演奏中扮演极重要角色,VG-8EX也包含了一些世界上最受推崇的移调演算-让您只需踩一下踏板,就实时让吉他移调-以及各种均衡器、phaser、混响、与回音效果等等。简单来说,VG-8EX模拟历年最佳的放大器与吉他,以及其它任何您想要加入的东西。 另外若是VG-8EX所有的吉他模型还不够使用,使用者还可以运用强力的"泛音重组模型"(HRM)算法。这些算法让您将吉他讯号的起奏与泛音成分完全加以融合,以制作出极具未来感的音色,听起来像是拉弦乐器、或合成音色、或完全超脱尘世间的音色。所有这些处理都不会造成延迟(请记得,COSM是实时处理讯号,而不是被讯号触发)。 这种极致力量之所以能被实现,以VG-8EX为例,是因为吉他弦不只是触发一组数学公式开始运算,弦后续的振动也会影响到整个系列的演算。既然Roland已经相当了解吉他弦与拾音器是如何感应对弦的弹拨,任何正常弹拨的变化就会产生不同的触发方式并导入COSM系统,如此就会对最终的声音产生出相对应的变化。如此就可以忠实展现一个吉他手弹奏技巧上的个人差异。 V-drums电子鼓 如同VG-8EX一样,V-drums也提供其自身COSM技术的实现,称之为可变鼓组模型(VDM)。VDM让您从最基本重建鼓组系统,包括鼓的样式、鼓壳材质、鼓壳深度、鼓面样式、调音、闷音...等等。您可以对小鼓模拟1到20吋的鼓壳深度,也可以用"虚拟"胶带、毛毡或Donut Ring来做闷音。 (当您对大鼓做闷音的时候,您甚至可以选择毛毯还是其它东西!) 而且因为这是拟真的模型,V-drums不只能够调整衰减参数,您还可以听到不同的泛音共鸣,就如同在真实的闷音鼓一样! 可变鼓组模型(VDM)还能够进一步地让V-Drums做敲击点位置感应,它会根据小鼓或ride cymble敲击的位置而反应出不同的音色。若您轻轻地敲击,反应出来的声音也不再只是将音量变小而已;在超高感度、网布鼓面的V-Pad打击板上敲击的速度,还会直接反应出音色的变化。如此能够成就一切的演奏表现,甚至您也可以对电子鼓使用鼓刷。 一旦透过极度直觉性的图形接口来制作出一套鼓组时,V-Drum还提供环境模型,您可以选择录音室大小及样式,甚至仿真海滩、洞穴以及浴室!COSM技术还可以让V-Drums使用者选择收音麦克风的样式-电容式、小型动圈式、或是lo-fi-还可以加入强力的参数型均衡器、压缩器/限制器、以及对单颗鼓或整个鼓组指定各种混响、回音、和声、flaging效果处理。 音轮、麦克风及喇叭 COSM最近的应用还包括VK-7与VK-77合成管风琴、非常成功的V-Studio VS-系列录音工作站、以及Roland最新的VM-系列数字混音座。与V-drums、V-Guitars这些完全采用COSM技术的系统不同,VK、VS、VM系烈产品是将COSM技术使用在其部份功能当中。 VK-系列的目标是完全呈现传统管风琴的音色-这些音色原先是必须用较早期、不易维护的管风琴,其声音是经过十分复杂的独立音轮系统来产生的。这些音轮,即使是在保养良好的管风琴中,其运作模式依然难以预测而且不固定。但这样的不可预测的特性,反而让传统管风琴具有声音肥厚的特质。 为了要复制这种不可预测的声音,VK-7 与VK-77使用 COSM技术为底的音轮模型。简单地说,音轮模型就如同具备91个虚拟的音轮,每个虚拟音轮实际上是一个稳定而独立的振荡器-就如同传统管风琴一样。如此任何时间您弹下琴键,就会产生一个随机数元素加到您所弹奏的音。本系统其它的优点还包括全键盘发声数、无相位偏移泛音(与PCM/取样管风琴音色相同)、以及仿真旋转喇叭速度及颤音效果的独立控制。 在VS数字录音座与VM数字混音座系列产品中,COSM被用来模拟许多种录音室用喇叭与麦克风。如此让许多录音室与乐手,能够轻松地在预算之内就能实现梦想,因为它能够让使用者利用较便宜的动圈式麦克风,达到近于录音室专用高价位电容式麦克风的声音品质;或是利用新的DS-90 24-bit数字主动式监听喇叭,以模拟时下常用的录音室监听喇叭。 关于COSM麦克风模型,您可选择大型振动膜之电容式麦克风、大型动圈式麦克风、以及小型动圈式麦克风-每一种都是以历年来在各式应用中(人声、大鼓、传统乐器收音..等),已被视为录音界标准的机种为仿真对象。同样的,COSM喇叭模型也提供时下各种常用的录音室监听喇叭的选择,包括"White Cone"、"Powered GenBlk"、"Powered Mack"以及"EBas",它甚至还有仿真电视喇叭、便携式收音机喇叭的功能。 就像其它COSM-技术为底的器材一样,这些麦克风与喇叭模型并不只是仿真EQ而已。它们仿真的层面更为深入-仿真这些个别的组件对于音量、动态、与音高变化等等是如何反应。所以使用者所得到的各种麦克风与喇叭的声音,都是绝对的确实! 将所有整合在一起 当然,COSM并不是以技术为目标的技术。它是要提供给音乐家们最佳的武器,利用现代计算机仿真技术的力量,让音乐更容易、更具发挥弹性、而且不需要付出昂贵的金钱。您只要去询问任何一位V-Drums或VG-8的使用者,切换各种乐器模型真的变得更便宜容易,您可以任意取用所模拟的各种声音。如此表现出来的结果并不会减损声音的品质它依旧满足音乐的热情。这是您应得的:现代科技提供给音乐的最佳生命力。

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