第 2 章：FM 音色發生器與家庭音樂制作的黎明
半導體技術的巨大進步
20 世紀 80 年代伊始，基于半導體的電子元件技術迎來了爆發式的增長，各種新設備層出不窮，舊技術難以望其項背。“集成電路”和“大規模集成電路”等術語也開始頻繁出現在大學入學考試中，各大公司也紛紛投身于基于這類電路的電子游戲機生產。半導體領域在這段時間取得的突破性進展著實令人驚嘆。
在這些技術進步的浪潮中，數字頻率調制 (FM) 音色發生器脫穎而出，展現出巨大的商業潛力。這種聲音合成方法最初由美國斯坦福大學開發，而雅馬哈敏銳地捕捉到其巨大價值，率先于 1973 年與該大學簽訂了授權協議。
雅馬哈研發團隊開始探索將 FM 音色發生器應用于 Electone? 數字化的方案中。早在 1974 年——雅馬哈推出首款模擬合成器 SY-1 的那一年——我們就已經成功打造了一臺以數字 FM 音色發生器為核心的原型樂器。然而，受限于當時的半導體技術，這款原型樂器需要大量的集成電路，并且難以在體積和功能之間取得理想的平衡，因此無法立即投入市場。隨著半導體技術的不斷進步，我們終于成功研制出一款規格符合標準的樂器。歷經 7 年的潛心研發，雅馬哈于 1981 年 4 月在經典 Electone 型號 F-70 上推出了其首款 FM 音色發生器產品。一個月后，雅馬哈又發布了面向舞臺演出的 GS-1 鍵盤樂器。
在 1982 年發行的 Toto 樂隊第四張錄音室專輯中，雅馬哈 GS-1 的音色貫穿始終，其自然的金屬敲擊樂音色和厚重的銅管樂音色尤為引人注目——這正是 FM 音色發生器所擅長的音色類型。甚至有傳言說，著名音樂人 David Paich 正是在使用 GS-1 預設音色進行即興演奏時獲得了靈感，創作出了膾炙人口的《非洲》一曲。
FM 合成技術的魅力在于它能夠以令人驚嘆的逼真度重現那些變化豐富、泛音豐富的音色，例如電鋼琴、銅管樂器和鐘琴。如今，采樣已經成為音色生成的主流技術，由于這種技術采用的是真實的錄音，我們自然而然地認為合成器可以毫不費力地重現各種樂器的聲音。然而，在 20 世紀 80 年代早期，模擬合成器還無法生成某些類型的音色，例如鐘形金屬音，因此 GS-1 的 FM 音色在當時堪稱驚艷之作。
GS-1 實際上并沒有以合成器的身份進行銷售，這可能是因為其音色無法在樂器本身上進行編輯。雖然可以使用音色卡來改變 GS-1 能夠產生的 16 種音色庫，但創建或修改這些音色需要使用一種專為開發人員設計的特殊編程設備（見圖）。事實上，實現音色可編輯的功能是推出商業化合成器產品所面臨的一大挑戰。
用戶界面概念
模擬合成器的音色可以通過調節構成其音色發生器電路的電阻和其他電子元件的值來改變；因此，可以通過添加包含可變電阻的旋鈕和推子來實現音色編輯功能。這些控制器的排列方式取決于合成器本身的設計和尺寸，例如在第 1 章中介紹的 CS-80 等樂器就已經需要大量的旋鈕。與模擬合成器相比，數字合成器擁有更多與聲音相關的參數，因此為每個參數都分配一個物理控制器顯然是不切實際的。
此外，我們還需要記住，數字合成器的運行基于程序，這與計算機軟件的運行方式非常相似。要產生新的音色，只需要添加所需的程序即可。然而，如果要讓音色本身的參數可編輯，那么合成器還需要一個編輯程序。毋庸置疑，編輯程序需要配備按鈕和旋鈕來輸入參數值——用現代的術語來說，就是它需要有自己的用戶界面 (UI)。
我們熟悉的用戶界面之一就是計算機的屏幕、鍵盤和鼠標。在 1980 年，Windows 和 Mac 操作系統尚未問世，用戶與計算機交互的主要方式是使用鍵盤輸入命令和文本。我們今天習以為常的操作方式——例如，使用圖形界面和鼠標或觸摸屏——在當時還不存在。在開發數字合成器的過程中，如何為那些希望以更直觀的方式與聲音進行交互的音樂家以及沒有計算機編程經驗的用戶創建一個清晰、簡單的用戶界面，或許是我們必須克服的挑戰。
為了解決這個問題，我們的開發人員設計了如下所示的新型編程器。它采用燈和按鈕的組合，使聲音設計師在編輯音色時可以確認參數之前的設置。
如今，現代合成器的用戶界面可以完全自由地訪問所有內部參數——我們身處便捷時代卻渾然不覺，殊不知這并非易事。在半導體和程序技術飛速發展的年代，為了完善一個有利于創造性聲音設計的用戶界面，開發者們需要經歷無數次的試驗和試錯。盡管如此，這仍然是那個時代合成器發展過程中至關重要的一步。
DX7 的到來，改變了音樂世界
在克服重重困難開發出 FM 音色發生器、創建用于編程和編輯音色的用戶界面并成功發布 GS-1 兩年后，雅馬哈推出了劃時代的 DX7 頻率調制合成器。FM 音色發生器的核心是“運算器”——用于生成和修改聲音的基本組件。GS-1 擁有四個運算器，而全新的 DX7 則配備了六個運算器，使其能夠創造出更加精細的音色。此外，這款革命性的合成器還內置了創建和編輯音色的功能，并允許將這些音色存儲在類似卡帶的存儲器中，而所有這些功能的價格僅為 GS-1 的十分之一。因此，這款新樂器對合成器世界產生了如此深遠的影響也就不足為奇了。
當時，雅馬哈的多個部門正在同時開發不同的樂器，GS-1 的前身是 TRX-100 原型機，而 DX 系列合成器的直接前身是一款名為可編程算法音樂合成器 (PAMS) 的測試模型。因此，DX7 在其頂部面板上被標識為數字可編程算法合成器。
顧名思義，PAMS 基于各種計算算法——即相位調制、幅度調制、加法合成和頻率調制 (FM)——來創建聲音，并且從一開始，原型機就支持將程序存儲在內存中。然而，這種高度自由的音色設計是以所需參數數量的大幅增加為代價的，這意味著 PAMS 還不適合作為普通用戶可以編程的樂器進行商業化。
為了解決這個問題，雅馬哈的開發人員決定簡化合成器的音色發生器設計，讓“調制器”* 和“載波”* 包絡發生器共享相同的參數。他們還將算法（或稱運算器組合模式）的數量減少到 32 種。這為最初的 DX 系列產品線（包括 DX1、DX5、DX7 和 DX9）的完成鋪平了道路。雖然當時發布了四款型號，但在開發過程中實際上使用了五種型號代碼——DX1、DX2、DX3、DX4 和 DX5。DX1 在發布時保留了其代碼，這在雅馬哈產品中相當罕見，而 DX2 和 DX3 則合并成為了 DX5。DX4 和 DX5 開發型號最終分別以 DX7 和 DX9 的名稱上市。
DX7 一經推出便風靡全球，其樂器本身及其音色很快成為了 20 世紀 80 年代流行音樂的驅動力。同時，我們也應該注意到，它的許多技術和功能也影響了合成器之后的發展方向。
首先是包含兩行，每行 16 個字符的 LCD 屏幕。在 DX7 之前，合成器的參數值通常是通過旋鈕和滑塊的位置來確認的，這意味著無法準確地檢查參數設置或顯示音色名稱。然而，隨著這種用戶界面元素的出現，我們就可以顯示所有類型的信息，并由此誕生了為原創音色命名的傳統。同時，由于單個參數可以在 LCD 屏幕上逐個調用和編輯，因此無需在樂器頂部設置大量的控制器。如果沒有這個屏幕，DX7 就不可能擁有如此簡潔的控制面板，而這種與過去合成器的明顯區別也是它獲得巨大成功的另一個因素。
DX7 的下一個突破性功能是使用存儲卡來存儲和調用音色——這一功能只有依靠合成器的數字設計才能實現。雖然 GS-1 使用的是磁性音色卡，但雅馬哈認為，包含數字存儲器的存儲卡更適合 DX 系列，因為它們不會受到揚聲器和其他類似設備產生的強磁場的干擾。DX7 內部可以存儲 32 種音色，但如果在其卡槽中插入一個 ROM 卡，就可以額外獲得 64 種音色。同時，RAM 卡可以用來寫入和調用多達 32 種原創音色。這種增加音色數量的能力是數字合成器所特有的，我們高度便捷的基于卡帶的方法也使專業音樂家的音色能夠為所有人所用。在模擬合成器時代，復制專業人士使用的音色的唯一方法是復制每個旋鈕的位置，即使這樣，也幾乎不可能獲得完全相同的設置。然而，DX7 的用戶可以輕松購買到包含著名合成器演奏家真實音色的存儲卡。這種新穎的方法不僅可以擁有與自己的合成器偶像相同的樂器，還可以演奏完全相同的音色，這對業余音樂家來說極具吸引力。
同樣值得一提的是，雅馬哈開發人員在鍵盤性能方面取得的顯著改進——這對于控制 FM 合成能夠實現的極其復雜的音色來說顯得尤為重要。FM 音色發生器與觸感鍵盤相結合，可以以各種不同的方式調制音色，為了充分利用這項技術，我們決定為 DX7 配備我們的 FS 鍵床。雖然這款鍵盤最初是為 Electone 開發的，但它后來成為了雅馬哈旗艦合成器超過 20 年的標準配置，并深受眾多音樂家的喜愛。
最后，同樣重要的是 DX7 對 MIDI 的支持——MIDI 是一項于 1982 年推出的技術標準，旨在使樂器能夠以數字方式相互交換信息。除了通過演奏鍵盤產生的信息外，它還包括操作延音踏板、音量踏板和許多其他與演奏相關的控制器所產生的數據。雅馬哈在 MIDI 發布后不久就采用了這一標準，這正是 DX7 在當時備受關注的另一個原因，而它所提供的功能也同樣具有啟發性。例如，當使用 MIDI 音序器（一種通過傳輸 MIDI 數據自動演奏合成器的設備）控制 DX7 時，可以精確地再現其他音樂家的演奏，并輕松地創建機器人音效的片段或高速樂句，而這些樂句對于人類來說很難連續演奏。DX7 備受關注的另一個特點是它能夠制作出創新、前沿的音樂，例如 20 世紀 80 年代誕生的舞曲和電子音樂——這些音樂是通過將機器人 MIDI 演奏與具有獨特 FM 音色的硬合成器貝斯相結合而實現的。
DX7 數字合成器憑借這些以及其他開創性的功能，震撼了音樂產業的表演和商業領域，并對當時的流行音樂和未來合成器的形態產生了深遠的影響。
不斷變化的合成器世界
隨著 DX7 的推出，合成器的世界發生了巨大的變化。MIDI 支持的加入不僅使自動演奏音樂片段成為可能，還為實時演奏者帶來了音色生成器擴展的概念。例如，可以將兩臺 DX7 設置為演奏完全相同的電鋼琴片段，如果將其中一臺樂器的音高稍微提高一點，就會產生合唱效果，使整體音色更加豐富。這種方法同樣適用于更多數量的合成器，但由于沒有人能夠同時演奏三四臺合成器，我們意識到，專門用于擴展功能的 DX7 并不需要鍵盤。因此，我們推出了 TX 系列無鍵盤音色生成器模塊。
在 DX7 之后，我們又推出了許多同類產品，例如能夠產生豐富音色的機架式 TX816 音色生成器，以及將 DX7 音色生成器封裝在一個具特色的外殼中的 TX7。它們通過音色生成器擴展功能提供的華麗 FM 音色也成為了當時音樂界不可或缺的一部分，并為這些產品贏得了盛譽。
雅馬哈 DX 系列合成器隨著技術的進步不斷發展。DX7 II 采用了鋁制機身，減輕了重量，大大提高了便攜性，后來還增加了軟盤驅動器，以適應當時廣泛使用的 3.5 英寸軟盤。隨著該系列的進一步發展，我們還引入了更多富有創意的功能，例如支持立體聲聲像的雙輸出通道，以及微調功能，使音樂家可以使用平均律以外的調音系統，例如阿拉伯音階。同時，DX100 迷你鍵盤型號（發布時間稍早）專門為演奏者設計了許多創新功能：例如，將彎音輪移至左上角，當使用背帶站立演奏時，樂器的彎音方向可以反轉，這樣就能以與吉他相同的方式彎曲音符。
DX 系列不僅在 20 世紀 80 年代的音樂界掀起了一場風暴，還推動了現代數字合成器用戶界面和主要樂器功能的發展。
邁向家庭音樂制作
在 20 世紀 80 年代之前，業余音樂家雖然也會進行現場音樂表演，但錄音工作只能在錄音室由專業人員完成。然而，在這十年間，多軌錄音機 (MTR)——一種能夠在標準音樂磁帶上錄制四條獨立音軌的設備——開始流行起來，這使得任何人都可以在家中舒適地制作多軌錄音，無論其音樂制作水平如何。最初，標準的 MTR 流程是先使用鼓機錄制節奏，然后在上面分層錄制貝斯、吉他和鍵盤音軌，最后完成歌曲。然而，隨著支持 MIDI 的樂器的日益普及，音樂家們能夠將音序器與鼓機同步，DX 系列等 MIDI 合成器也經常被用于低音和和弦類型的音軌。然而，DX7 一次只能發出一個音色，這意味著，如果需要同時演奏貝司和電子鋼琴，就需要兩臺這樣的合成器。
雅馬哈的解決方案是多聲部音色生成器。MIDI 數據可以分配到特定的通道，如果使用 MIDI 音序器（例如 QX 系列產品）來傳輸按不同通道組織的演奏數據，那么貝斯、鋼琴和馬林巴琴的音色就可以分別由 1、2 和 3 通道上的數據來演奏。接收這些數據的多通道音色生成器會為每個通道分配不同的音色，在我們的例子中，相當于將三臺獨立的合成器集成到一個音色生成器中。雅馬哈根據這種方法開發的產品是 TX81Z 音色生成器模塊——這是一款革命性的設備，包含相當于八臺 FM 合成器的功能，每臺合成器都配備了四個專用運算器。所有八個 FM 音色發生器還可以設置為同一個通道，以產生更豐富、更密集的音色。此外，運算器首次配備了正弦波以外的波形，從而可以產生更多樣化的音色，正因如此，TX81Z 通常被認為是合成器模塊中一顆隱藏的寶石。
大約在這個時候，音樂制作人開始嘗試使用一臺合成器同時演奏所有聲部——無論是節奏、貝斯還是和弦類樂器——內置 MIDI 音序器的合成器也應運而生。為了滿足這一需求，雅馬哈開發了 V-50，這是一款集大成之作的 FM 合成器，它將 TX81Z 與鍵盤、MIDI 音序器、基于 PCM 音色生成的節奏機以及數字效果處理器結合在一起。這款樂器超越了數字合成器的界限，引領合成器進入了工作站時代。
從 1981 年的 GS-1 到 1989 年的 V-50，在不到十年的時間里，我們的數字合成器從基本的演奏樂器發展成為了功能齊全的音樂工作站。毫無疑問，20 世紀 80 年代是雅馬哈合成器歷史上激動人心、充滿活力的時期之一。
