第 2 章：FM 音色发生器与家庭音乐制作的黎明
半导体技术的巨大进步
20 世纪 80 年代伊始，基于半导体的电子元件技术迎来了爆发式的增长，各种新设备层出不穷，旧技术难以望其项背。“集成电路”和“大规模集成电路”等术语也开始频繁出现在大学入学考试中，各大公司也纷纷投身于基于这类电路的电子游戏机生产。半导体领域在这段时间取得的突破性进展着实令人惊叹。
在这些技术进步的浪潮中，数字频率调制 (FM) 音色发生器脱颖而出，展现出巨大的商业潜力。这种声音合成方法最初由美国斯坦福大学开发，而雅马哈敏锐地捕捉到其巨大价值，率先于 1973 年与该大学签订了授权协议。
雅马哈研发团队开始探索将 FM 音色发生器应用于 Electone® 数字化的方案中。早在 1974 年——雅马哈推出首款模拟合成器 SY-1 的那一年——我们就已经成功打造了一台以数字 FM 音色发生器为核心的原型乐器。然而，受限于当时的半导体技术，这款原型乐器需要大量的集成电路，并且难以在体积和功能之间取得理想的平衡，因此无法立即投入市场。随着半导体技术的不断进步，我们终于成功研制出一款规格符合标准的乐器。历经 7 年的潜心研发，雅马哈于 1981 年 4 月在经典 Electone 型号 F-70 上推出了其首款 FM 音色发生器产品。一个月后，雅马哈又发布了面向舞台演出的 GS-1 键盘乐器。
在 1982 年发行的 Toto 乐队第四张录音室专辑中，雅马哈 GS-1 的音色贯穿始终，其自然的金属敲击乐音色和厚重的铜管乐音色尤为引人注目——这正是 FM 音色发生器所擅长的音色类型。甚至有传言说，著名音乐人 David Paich 正是在使用 GS-1 预设音色进行即兴演奏时获得了灵感，创作出了脍炙人口的《非洲》一曲。
FM 合成技术的魅力在于它能够以令人惊叹的逼真度重现那些变化丰富、泛音丰富的音色，例如电钢琴、铜管乐器和钟琴。如今，采样已经成为音色生成的主流技术，由于这种技术采用的是真实的录音，我们自然而然地认为合成器可以毫不费力地重现各种乐器的声音。然而，在 20 世纪 80 年代早期，模拟合成器还无法生成某些类型的音色，例如钟形金属音，因此 GS-1 的 FM 音色在当时堪称惊艳之作。
GS-1 实际上并没有以合成器的身份进行销售，这可能是因为其音色无法在乐器本身上进行编辑。虽然可以使用音色卡来改变 GS-1 能够产生的 16 种音色库，但创建或修改这些音色需要使用一种专为开发人员设计的特殊编程设备（见图）。事实上，实现音色可编辑的功能是推出商业化合成器产品所面临的一大挑战。
用户界面概念
模拟合成器的音色可以通过调节构成其音色发生器电路的电阻和其他电子元件的值来改变；因此，可以通过添加包含可变电阻的旋钮和推子来实现音色编辑功能。这些控制器的排列方式取决于合成器本身的设计和尺寸，例如在第 1 章中介绍的 CS-80 等乐器就已经需要大量的旋钮。与模拟合成器相比，数字合成器拥有更多与声音相关的参数，因此为每个参数都分配一个物理控制器显然是不切实际的。
此外，我们还需要记住，数字合成器的运行基于程序，这与计算机软件的运行方式非常相似。要产生新的音色，只需要添加所需的程序即可。然而，如果要让音色本身的参数可编辑，那么合成器还需要一个编辑程序。毋庸置疑，编辑程序需要配备按钮和旋钮来输入参数值——用现代的术语来说，就是它需要有自己的用户界面 (UI)。
我们熟悉的用户界面之一就是计算机的屏幕、键盘和鼠标。在 1980 年，Windows 和 Mac 操作系统尚未问世，用户与计算机交互的主要方式是使用键盘输入命令和文本。我们今天习以为常的操作方式——例如，使用图形界面和鼠标或触摸屏——在当时还不存在。在开发数字合成器的过程中，如何为那些希望以更直观的方式与声音进行交互的音乐家以及没有计算机编程经验的用户创建一个清晰、简单的用户界面，或许是我们必须克服的挑战。
为了解决这个问题，我们的开发人员设计了如下所示的新型编程器。它采用灯和按钮的组合，使声音设计师在编辑音色时可以确认参数之前的设置。
如今，现代合成器的用户界面可以完全自由地访问所有内部参数——我们身处便捷时代却浑然不觉，殊不知这并非易事。在半导体和程序技术飞速发展的年代，为了完善一个有利于创造性声音设计的用户界面，开发者们需要经历无数次的试验和试错。尽管如此，这仍然是那个时代合成器发展过程中至关重要的一步。
DX7 的到来，改变了音乐世界
在克服重重困难开发出 FM 音色发生器、创建用于编程和编辑音色的用户界面并成功发布 GS-1 两年后，雅马哈推出了划时代的 DX7 频率调制合成器。FM 音色发生器的核心是“运算器”——用于生成和修改声音的基本组件。GS-1 拥有四个运算器，而全新的 DX7 则配备了六个运算器，使其能够创造出更加精细的音色。此外，这款革命性的合成器还内置了创建和编辑音色的功能，并允许将这些音色存储在类似卡带的存储器中，而所有这些功能的价格仅为 GS-1 的十分之一。因此，这款新乐器对合成器世界产生了如此深远的影响也就不足为奇了。
当时，雅马哈的多个部门正在同时开发不同的乐器，GS-1 的前身是 TRX-100 原型机，而 DX 系列合成器的直接前身是一款名为可编程算法音乐合成器 (PAMS) 的测试模型。因此，DX7 在其顶部面板上被标识为数字可编程算法合成器。
顾名思义，PAMS 基于各种计算算法——即相位调制、幅度调制、加法合成和频率调制 (FM)——来创建声音，并且从一开始，原型机就支持将程序存储在内存中。然而，这种高度自由的音色设计是以所需参数数量的大幅增加为代价的，这意味着 PAMS 还不适合作为普通用户可以编程的乐器进行商业化。
为了解决这个问题，雅马哈的开发人员决定简化合成器的音色发生器设计，让“调制器”* 和“载波”* 包络发生器共享相同的参数。他们还将算法（或称运算器组合模式）的数量减少到 32 种。这为最初的 DX 系列产品线（包括 DX1、DX5、DX7 和 DX9）的完成铺平了道路。虽然当时发布了四款型号，但在开发过程中实际上使用了五种型号代码——DX1、DX2、DX3、DX4 和 DX5。DX1 在发布时保留了其代码，这在雅马哈产品中相当罕见，而 DX2 和 DX3 则合并成为了 DX5。DX4 和 DX5 开发型号最终分别以 DX7 和 DX9 的名称上市。
DX7 一经推出便风靡全球，其乐器本身及其音色很快成为了 20 世纪 80 年代流行音乐的驱动力。同时，我们也应该注意到，它的许多技术和功能也影响了合成器之后的发展方向。
首先是包含两行，每行 16 个字符的 LCD 屏幕。在 DX7 之前，合成器的参数值通常是通过旋钮和滑块的位置来确认的，这意味着无法准确地检查参数设置或显示音色名称。然而，随着这种用户界面元素的出现，我们就可以显示所有类型的信息，并由此诞生了为原创音色命名的传统。同时，由于单个参数可以在 LCD 屏幕上逐个调用和编辑，因此无需在乐器顶部设置大量的控制器。如果没有这个屏幕，DX7 就不可能拥有如此简洁的控制面板，而这种与过去合成器的明显区别也是它获得巨大成功的另一个因素。
DX7 的下一个突破性功能是使用存储卡来存储和调用音色——这一功能只有依靠合成器的数字设计才能实现。虽然 GS-1 使用的是磁性音色卡，但雅马哈认为，包含数字存储器的存储卡更适合 DX 系列，因为它们不会受到扬声器和其他类似设备产生的强磁场的干扰。DX7 内部可以存储 32 种音色，但如果在其卡槽中插入一个 ROM 卡，就可以额外获得 64 种音色。同时，RAM 卡可以用来写入和调用多达 32 种原创音色。这种增加音色数量的能力是数字合成器所特有的，我们高度便捷的基于卡带的方法也使专业音乐家的音色能够为所有人所用。在模拟合成器时代，复制专业人士使用的音色的唯一方法是复制每个旋钮的位置，即使这样，也几乎不可能获得完全相同的设置。然而，DX7 的用户可以轻松购买到包含著名合成器演奏家真实音色的存储卡。这种新颖的方法不仅可以拥有与自己的合成器偶像相同的乐器，还可以演奏完全相同的音色，这对业余音乐家来说极具吸引力。
同样值得一提的是，雅马哈开发人员在键盘性能方面取得的显著改进——这对于控制 FM 合成能够实现的极其复杂的音色来说显得尤为重要。FM 音色发生器与触感键盘相结合，可以以各种不同的方式调制音色，为了充分利用这项技术，我们决定为 DX7 配备我们的 FS 键床。虽然这款键盘最初是为 Electone 开发的，但它后来成为了雅马哈旗舰合成器超过 20 年的标准配置，并深受众多音乐家的喜爱。
最后，同样重要的是 DX7 对 MIDI 的支持——MIDI 是一项于 1982 年推出的技术标准，旨在使乐器能够以数字方式相互交换信息。除了通过演奏键盘产生的信息外，它还包括操作延音踏板、音量踏板和许多其他与演奏相关的控制器所产生的数据。雅马哈在 MIDI 发布后不久就采用了这一标准，这正是 DX7 在当时备受关注的另一个原因，而它所提供的功能也同样具有启发性。例如，当使用 MIDI 音序器（一种通过传输 MIDI 数据自动演奏合成器的设备）控制 DX7 时，可以精确地再现其他音乐家的演奏，并轻松地创建机器人音效的片段或高速乐句，而这些乐句对于人类来说很难连续演奏。DX7 备受关注的另一个特点是它能够制作出创新、前沿的音乐，例如 20 世纪 80 年代诞生的舞曲和电子音乐——这些音乐是通过将机器人 MIDI 演奏与具有独特 FM 音色的硬合成器贝斯相结合而实现的。
DX7 数字合成器凭借这些以及其他开创性的功能，震撼了音乐产业的表演和商业领域，并对当时的流行音乐和未来合成器的形态产生了深远的影响。
不断变化的合成器世界
随着 DX7 的推出，合成器的世界发生了巨大的变化。MIDI 支持的加入不仅使自动演奏音乐片段成为可能，还为实时演奏者带来了音色生成器扩展的概念。例如，可以将两台 DX7 设置为演奏完全相同的电钢琴片段，如果将其中一台乐器的音高稍微提高一点，就会产生合唱效果，使整体音色更加丰富。这种方法同样适用于更多数量的合成器，但由于没有人能够同时演奏三四台合成器，我们意识到，专门用于扩展功能的 DX7 并不需要键盘。因此，我们推出了 TX 系列无键盘音色生成器模块。
在 DX7 之后，我们又推出了许多同类产品，例如能够产生丰富音色的机架式 TX816 音色生成器，以及将 DX7 音色生成器封装在一个具特色的外壳中的 TX7。它们通过音色生成器扩展功能提供的华丽 FM 音色也成为了当时音乐界不可或缺的一部分，并为这些产品赢得了盛誉。
雅马哈 DX 系列合成器随着技术的进步不断发展。DX7 II 采用了铝制机身，减轻了重量，大大提高了便携性，后来还增加了软盘驱动器，以适应当时广泛使用的 3.5 英寸软盘。随着该系列的进一步发展，我们还引入了更多富有创意的功能，例如支持立体声声像的双输出通道，以及微调功能，使音乐家可以使用平均律以外的调音系统，例如阿拉伯音阶。同时，DX100 迷你键盘型号（发布时间稍早）专门为演奏者设计了许多创新功能：例如，将弯音轮移至左上角，当使用背带站立演奏时，乐器的弯音方向可以反转，这样就能以与吉他相同的方式弯曲音符。
DX 系列不仅在 20 世纪 80 年代的音乐界掀起了一场风暴，还推动了现代数字合成器用户界面和主要乐器功能的发展。
迈向家庭音乐制作
在 20 世纪 80 年代之前，业余音乐家虽然也会进行现场音乐表演，但录音工作只能在录音室由专业人员完成。然而，在这十年间，多轨录音机 (MTR)——一种能够在标准音乐磁带上录制四条独立音轨的设备——开始流行起来，这使得任何人都可以在家中舒适地制作多轨录音，无论其音乐制作水平如何。最初，标准的 MTR 流程是先使用鼓机录制节奏，然后在上面分层录制贝斯、吉他和键盘音轨，最后完成歌曲。然而，随着支持 MIDI 的乐器的日益普及，音乐家们能够将音序器与鼓机同步，DX 系列等 MIDI 合成器也经常被用于低音和和弦类型的音轨。然而，DX7 一次只能发出一个音色，这意味着，如果需要同时演奏贝司和电子钢琴，就需要两台这样的合成器。
雅马哈的解决方案是多声部音色生成器。MIDI 数据可以分配到特定的通道，如果使用 MIDI 音序器（例如 QX 系列产品）来传输按不同通道组织的演奏数据，那么贝斯、钢琴和马林巴琴的音色就可以分别由 1、2 和 3 通道上的数据来演奏。接收这些数据的多通道音色生成器会为每个通道分配不同的音色，在我们的例子中，相当于将三台独立的合成器集成到一个音色生成器中。雅马哈根据这种方法开发的产品是 TX81Z 音色生成器模块——这是一款革命性的设备，包含相当于八台 FM 合成器的功能，每台合成器都配备了四个专用运算器。所有八个 FM 音色发生器还可以设置为同一个通道，以产生更丰富、更密集的音色。此外，运算器首次配备了正弦波以外的波形，从而可以产生更多样化的音色，正因如此，TX81Z 通常被认为是合成器模块中一颗隐藏的宝石。
大约在这个时候，音乐制作人开始尝试使用一台合成器同时演奏所有声部——无论是节奏、贝斯还是和弦类乐器——内置 MIDI 音序器的合成器也应运而生。为了满足这一需求，雅马哈开发了 V-50，这是一款集大成之作的 FM 合成器，它将 TX81Z 与键盘、MIDI 音序器、基于 PCM 音色生成的节奏机以及数字效果处理器结合在一起。这款乐器超越了数字合成器的界限，引领合成器进入了工作站时代。
从 1981 年的 GS-1 到 1989 年的 V-50，在不到十年的时间里，我们的数字合成器从基本的演奏乐器发展成为了功能齐全的音乐工作站。毫无疑问，20 世纪 80 年代是雅马哈合成器历史上激动人心、充满活力的时期之一。
