20130316 精神時光屋 vol 1(基礎知識真有趣) - 6  “調變器 Modulator ”

1-6-1 兩小時的精彩

不知道大家在看影集或電影的時候，會不會把自己投射在角色中，期待能改變那麼一點點微小的細節，進而影響結局？

體會一個神奇的電影賞析過程。

兩小時內，藉由電影人物體會去蕪存菁的人生經歷，想像投影幕是一面鏡子，演員，是鏡中你我的倒影。

最矛盾弔詭的點，是結局往往沒有happy ending ，是現實往往清冷得令人喘不過氣。

這也是為什麼馬克白、哈姆雷特會較常相互傳頌，而不是仲夏夜之夢。

最近在看The walking dead , 其中最喜歡的兩個角色就是第一季的Morgan & Duane。

Rick每天早晨握著無線電，把自己的聲音藉由接發器與“載波 Carrier “融合，”調變 Modulation“ 到適合的頻寬後發送給這兩個可愛勇敢的父子檔。

不管Morgan & Duane 能否能利用自己的無線電，經過“解調 De-modulation“解開Rick發送的已調變的訊息，恢復成原本Rick試圖傳遞的聲波，找到方向跋山涉水加入Rick一夥。

在滿是殭屍片野的黑白世界中，導演硬是提供了一盞暖乎乎的微薄希望。

而結局，就像上段所述，往往現實的清冷。

今天的主角，無線通訊的基礎 - “調變 Modulation“。

Ps. 往後的season中可以再看到他們父子倆的加入，而我也不在贅述爆雷。

人生就是不斷做選擇，Morgan忍不下心一槍爆掉已成為殭屍的妻子，最後…不得不說實在令人深感心酸啊！！！！

1-6-2  無線通訊系統 與 “載波 Carrier“

在進入聲音的最後一站 - “調變 Modulation“ 以前，我們必須先透徹瞭解“調變”這個詞的意義。

其實“調變 Modulation“的基礎，即如6-1-1所述，Rick常使用的無線電通訊。

無線通訊的最終目的，就是把訊號傳遞到目的端。

但如果這麼直接的傳送原本白嚇嚇的原始訊號，除了可能被人從中竊取接收外，也可能因為頻率的重疊而被其它訊號影響，不利於傳送，接收與同步。

所以有了無線通訊的基礎 - “載波 Carrier “。

科學家把”想要的傳遞的訊號 “ (b.紅色) 經過高深的物理工程及精密的電子儀器，記錄在某一個基本頻率的電波(a.綠色) 上，利用這個基本頻率的電波，運載“想要傳遞的訊號”，發射調變後的訊號(c.藍色)到接收端。

接收端按照基礎電波的頻率，接收調變後的訊號(c.藍色) 並提取原始訊息(b.紅色)。

簡單來說，載波，就是無線通訊世界的交通工具。

(類似 人們(想要傳遞的訊號) 坐上 汽車 (載波 Carrier) 到達目的的 (接收端) 的概念 )

接著我們來討論這台交通工具。

為了保持原始訊號的完整性，載波通常頻率遠遠高於原始訊號的頻寬，避免發生載波與原始訊號間的干擾，造成訊號失真。

載波的頻率設定，也影響整個無線通訊的過程。

載波的頻率越高，電波發射的功率也就越小，需要較少能量即能發送，但相對經過大氣及水分子時被影響的機率也越高，衰減也越大，傳送的品質就會扣分。

(高頻的載波，如果比較相同的設計，傳遞能量會比低頻的載波集中，不易發散）

載波的頻率越低，需要能量越大，傳遞過程中衰退的機率也越小。

兩者各有各的好處，工程師們須考慮所有的細節（傳遞距離、接發器體積及電流量、成本、衰退率等等）後，選擇一個最適合不同無線通訊器械的不同載波頻率作為以後的發送依據。

1-6-3  “調變 Modulation ” 與 “調變器 Modulator“

在整個傳遞訊號的過程中，為了讓原始訊號轉變成更適合傳送輻射的訊號，抑或預防路途上被人竊取原始資料，我們必須幫載波做一個加密的加工壓縮動作。

這個動作，就叫“調變 Modulation“，利用“調變器 Modulator” 把原始訊號運用一定的規則做某種固定方式的改變。

所謂“固定方式的改變”，最簡單的就是利用最基礎的波型 “控制驅動” 指定的裝置(例如sin波 , triangle波等等)。

所以其實“調變器 Modulator “ 存在的目的，並不是為了發出聲音，而是一種工具，可以控制任何裝置(不管是振幅、頻率、任何可調整的參數) 隨時間作週期性的變化。

因此，調變器間接給了音色生命，讓樂音隨著時間變化，而不是單一死板的震盪。

(ex. ”調變器 Modulator“若指定調變振幅(音量)，使振幅隨著時間而規律性的改變，音量聽起來就會規律的忽大忽小。)

（這很重要!!!調變器有點像是管理者，負責管理發出來的音頻訊號，不是利用震盪出來的波型發聲，而是用振盪出來的波型“控制”下面的員工 (任何裝置上可調整的參數) )

通常 “調變器 Modulator” 會在音色最尾巴的地方串聯，也是完美音色的最後一站。

1-6-4  ”調幅 (Amplitude Modulation , AM) “ 與 ”調頻 (Frequency Modulation , FM)“

調變的方式，因調變的目標物不同，分為兩種 (即是廣播設備中，FM 及 AM 的差別) ：

      1.  調幅 (Amplitude Modulation , 簡稱AM)：

調變過程是調整載波的振幅(頻率不變)，來製造出更適合傳送的訊號。

其優點相較於調頻(FM)，調變與解調的工具非常簡單，設備也較為便宜(最簡易只需要一個二極體 + 一個電容器就搞定)。且調幅不受都普勒效應影響，適合用在行進快速的航空工具中。

缺點：較為敏感，容易被干擾，失真較大。(通常AM音質較差)

     2.  調頻 (Frequency Modulation , 簡稱FM)： 

調變過程是調整載波的頻率。這也是音頻合成器領域較常用到的調變模式。(重要!!!!!!)

利用調頻合成技術，累加合成，創造聲音。

(ex. “載波 Carrier ” 之頻率，會隨著管理者 “調變波 Modular“ ，創造出新的波型。)

其優點是有較強的抗干擾及抗噪能力、過程中振幅能量較不容易衰退。

缺點：需要較寬的頻寬接收，設備複雜昂貴等。(通常FM音質較好)

1-6-5  “解調 De-Modulation “

鏡頭瞬間拉回到通訊工程。

當訊息由發射端，經由”載波 Carrier “承接，經過“調變 Modulation “ 的加工動作，完整傳送到接收端後，接收端需要做什麼呢？

接收端想當然爾，抓到加工過後的訊號後，最重要的就是還原。

我們給還原一個名字 - “解調 De-Modulation “

接收端根據發射端調變的規則，反向作解碼還原的動作，這個動作就叫做 ”解調 De-Modulation “

還原出來的訊號，即是最pure的原始訊號。

在the walking dead 的例子裡，就是Rick錄進的聲波。

1-6-6 結尾五四三

運用一章篇幅的時間，我們一起透徹分析了“調變 Modulation“原本的意義。

瞭解”調變 Modulation” 從最原始的電訊領域，跳躍運用到電子音樂的完整過程。

希望大家經歷完這段時光屋後，能在心裡畫出”調變 Modulation“的全面性藍圖。

介紹完調變，下回到了音色合成旅途的最後一站 - “低頻振盪器 LFO“ 。

是完美運用”調變 Modulation“ 於音樂領域，最常見的其中一種”調變器 Modulator“。

慢慢的，你我已一起走過了六集。

面對螢幕一磚一瓦堆建時光屋的我們，最希望的，就是能讓你或妳帶走一點什麼。

如果能有任何批評指教鼓勵，或哪裡不足抑或想知道更多，請不吝嗇提出，讓這個單元更加蓬勃豐富！ :)

畢竟我們是同一家人，活在同一個時光屋簷下，為同一個理想付出血汗。

對吧？夥伴  B-)

1-7 “低頻振盪器 LFO “ to be continued …