转载自：http://ch.midifan.com/m_TechArticle/Detail.aspx?id=542
【上】坚果壳中的声音
离子合成（Granular Synthesis）的声音合成方法越来越多的出现在现今的软件合成器中，何谓离子？离子合成又是怎样的？本文来做简单解释。
现 成的一个声音，将被切碎成成千上万的部分，每个部分就叫做一个微粒（grain），离子合成也就因此而得名，再使用这些微粒进行重新排列组合和处理，就得 到了新的声音，这便是离子合成的大致过程。这种使用无数微粒合成声音的方法可以追溯到1947年，一个叫做Denis Gabor的物理学家在《Nature》（自然）杂志发表了一篇名为《Acoustic Quanta and the Theory of Hearing》（声学量子与听觉理论）的论文，在那之后离子合成有了众多的追随者，其中著名的有Iannis Xenakis，Curtis Roads（最先将离子合成与电脑结合起来的人），Barry Truax。
那为什么离子合成在近两年才流行起来呢？按照离子合成的原 理，你不仅可以改变那些成千上万的微粒的音色、长度、音高、频率，还可以将他们按不同顺序再重新排列组合起来。由于可调参数众多，而离子数量更是多的离 谱，在电脑技术和速度都很低的50年代，实现起来有很大的难度。所以离子合成直到90年代才“死灰复燃”了，可见理论永远走在成品的前面。
离子合成，就像坚果壳中的声音！
坚果壳由两个部分组成，果壳和壳中的果肉。在离子合成中，果壳就是声音包络，而果肉就是组成声音的波形。单独的声音微粒也许看不出什么，但成千上万的微粒组成一个完整声音的时候，“果壳”和“果肉”将决定这个声音的最终形态。
首先来看“果肉”——微粒的波形
微 粒的“果肉”可以由任何波形构成，最简单的波形就是正弦波了，其也是最纯净的波形，不含有任何谐波，但在离子合成中，最纯净的正弦波并不适于创造出非常棒 的声音，但因为其波形简单，便于理解，所以我们还是使用正弦波为例子。下图为正弦波的波形。（加法合成就是使用正弦波的，而离子合成的基础就是加法合成）
你 可以定义正弦波的频率（也就是每秒种震荡的次数），但因为正弦波是无限延伸的，所以在一般的合成器上无法定义其震荡的时间长度，而离子合成就可以做到这一 点，不过被限定时间长度的正弦波在这里就不叫正弦波了，而被称为正弦微粒。下图为一个正弦微粒，其时间被限定为0.020秒，而两端的振幅都被衰减了，看 起来像一个坚果壳。
不仅是简单的正弦波形，采样音色也可以作为微粒使用。采样音色的长度将被拉伸或压缩到你需要的微粒长度，而且是只改变采样音色的长度而音高保持不变。
在离子合成中有两类采样音色：长采样和短采样，他们在离子合成中的使用方法是不同的。短采样的长度可以直接当做一个微粒来使用，而长采样可以被切割成多达一系列的微粒使用，当然你可以只使用其中某几个微粒。
下图为一个采样音色：
下图为此采样音色被作为微粒使用，两端的振幅都被衰减了，大体看起来像一个坚果壳。
再来了解“果壳”——微粒的包络
“果壳”决定了微粒的长度和振幅。为微粒加包络的处理方法叫做“开窗术”（windowing，是一种振幅调制的技术），其方法如下图所示。我们不是声音工程师没必要了解如何加包络，所以下图的内容也不必理会，我们需要了解的是：微粒的包络是怎样的。
微 粒的包络不是我们熟悉的ADSR（Attack-Decay-Sustain-Release），而包含了更为丰富的内容：Attack（上冲）、 Sustain（保持）、Decay（衰减）、Amplitude（振幅）、Duration（持续时间）。下图为一个微粒的包络，如果你对声音合成比较 了解的话，不用我讲看图就都明白了。
Duration（持续时间）：其决定了一个微粒的持续时间，一般来说10-50毫秒是最佳时间长度。如果微粒的持续时间较短，其会占用更多的频谱带宽而带来噪音，使得声音浑浊不清。
Amplitude（振幅）：振幅决定着微粒的音量，最大只能到100%，也就是说微粒的声音不能变大，只能按比例减小。
Attack（上冲）：上冲时间决定着微粒从最开始到最大音量持续的时间长短，很短的上冲时间会带来噪音，还有一些边带频谱，这都是我们不希望得到的。
Sustain （保持）：保持时间决定着在上冲之后，微粒在最大振幅停留的时间。如果微粒的duration时间很长而sustain时间很短，就会产生一些噪音。一般 来说在离子合成中不能调整Sustain的时间，其长短是由duration-attack-decay得出的。
Decay（衰减）：衰减时间决定了微粒由最大振幅到无声的时间，在离子合成中decay的时间与attack时间可以不相同（也就是说果壳的两头不一定是一样尖的），但是不同的attack和decay会带来噪音和频谱的边带，所以一般情况下果壳的两头还是一样尖的。
看到这里，也许你会认为，啊原来微粒的包络都是这个样子的：
哈，那你就小瞧了离子合成中的微粒的，实际上他还可以是这个样子的：
甚至还可以是这个样子：
看完上面3个图你明白了吧，微粒包络中的振幅，可以是直线，也可以是带有拐点的直线，甚至可以是曲线！
本文根据《Sound in a nutshell—Granular Synthesis》以及《real-time granular synthesis》部分内容编译
【下】微粒的截取与组合
转载自：http://ch.midifan.com/m_TechArticle/Detail.aspx?id=543
在上一讲我们已经了解了离子合成的概念，以及微粒的两个特性：果壳和果肉。那么这些成千上万的微粒是如何组合在一起形成最后的声音的呢？方法有二：同步和异步。
首先看同步的离子合成：
使用同步的离子合成方法，所有的微粒的时间长度都是相同的，或者是一种线性递增/递减的关系。
同步的离子合成可以分别调节每个微粒的Amplitude（振幅）、Grain Density（微粒密度）、Pitch（音高）、Inter-onset time（开始时间）。
Grain Density（微粒密度）是离子合成器中比较重要的一个参数，其决定了微粒的分布，以每秒内的微粒数量为单位。每秒低于30个微粒就算是低密度了，这样 做可以使最后发出的声音带有一些节奏感。就像我说哎——呦——啊（长音连读），在低密度情况下，就成了哎（停）哎（停）呦（停）呦（停）啊（停）啊 （停），中间加入了小段的停顿，带来一些节奏的感觉。随着密度的增大，声音频谱就会越复杂，声音的振幅（也就是音量）也会越大，音高会变高。
密度与微粒持续时间之间的关系也会带来声音的变化，单个微粒的持续时间越短，微粒密度越大，那么声音产生的重叠就越多。
Inter-onset time（开始时间）决定了两个临近微粒间的持续时间，这个参数不能自己定义，而是使用密度计算出来的。
再来看异步的离子合成：
使 用异步的离子合成方法，所有微粒都是随机截取的，他们之间的时间关系不像同步离子合成那样是线性的，而是完全没有规律的。但其可调参数与同步离子合成是相 同的，包含了Amplitude（振幅）、Grain Density（微粒密度）、Pitch（音高）、Inter-onset time（开始时间）。
Grain Density（微粒密度）参数同样是以每秒内的微粒数量为单位。在同步离子合成中200微粒/秒表示在一秒的时间内平均截取200个微粒，密度越大音高越高。而在异步离子合成中，这200个微粒是随机截取的，密度与音高没有任何关系。
不管是同步还是异步，所有微粒最后都是按照截取的顺序来排列的，这样才能形成与原采样类似的声音。当然如果是直接使用离子合成新的声音而不是改造采样音色，那么微粒的顺序也可以随机排列。
修整所有微粒组成的声音：
打个比方，每个微粒就好比大树的每片叶子，叶子的形状、颜色都决定了整棵树的外观，不同的叶子代表了不同的树。而微粒组成的整个音色就好比由所有叶子组成的整棵大树，园丁在修剪树木时不是修剪每片叶子（如果是这样，园丁早就累死了），而是对睁棵树的形状、长势做修整。
在离子合成中，我们可以对单个微粒做细致的修改，当然也可以对所有微粒组成的整个声音做修改。我们可以使用几乎所有合成方法来为所有微粒组成的整个声音做修改，在不同的离子合成器中使用的方法也都不同，这里就不列举了。
好 了，到此为止你应该大致了解了离子合成的概念了。简单的说就是将一个采样音色分为成千上万个的微粒，每个微粒的包络都是可调的，而截取微粒的时间长度，密 度也是可调的，截取之后再按照原来的顺序拼接在一起，形成新的声音。当然你也可以使用各种波形比如正弦波、锯齿波、脉冲波组成成千上万个微粒，通过改变包 络，和一些上面讲到的参数，组成全新的充满个性的声音，这就比较难了，而且合成出的声音可能会比较“没谱”，不要气馁，慢慢探索，声音合成光有理论是不够 的，就是要多试多鼓捣，时间长了你就是声音合成的大师了，哈，大师们慢走，以后见。
本文根据《Sound in a nutshell—Granular Synthesis》以及《real-time granular synthesis》部分内容编译
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