樂器製作上，一般的鼓面通常就是一塊布、皮的材質繃緊之後就可以敲擊產生聲音。例如最常見的 Rock Drum Set 當中，**大鼓（Kick Drum）和筒鼓（Tom-Tom）**都是這樣的結構。因為震動的結構相當單純，敲擊產生的聲音頻譜也幾乎就不外乎幾個淡淡的泛音，而不會有太多的高頻。若是張力相同，小張一點的鼓面聲音就會較高。若是鼓面固定，張力越大聲音又會越高。
底下是一個簡單的 codepen，可以聽聽看他們的聲音。
上面的原理，也是為什麼我在ｋｉｃｋ 合成實驗室裡面合成大鼓的聲音時候，只需要用一個Tone.Oscillator當作 source 就可以製造出類似的效果。也可以很簡單的推想：想要合成那種演唱會現場的一排 Tom-Tom，只要改變之前大鼓設計裡面的參數。
像是 attack 短一點、聲音低沈一點就可以製造比較鬆的鼓面的感覺。像是我設計成 class 的結構，就方便之後丟參數去生成一整組的 Drum Kit。
而在 hihat 的設計上，前幾篇中講過了 noise 的頻譜分析與其金屬質感。
若是要將上述這兩個互相比較的話，
可以說金屬質感的聲音：
鼓皮、鼓面的聲音：
為什麼要再強調一次各種鼓材質上面的差異呢？因為小鼓是一個集兩種狀態的複合體！融合啦！
小鼓在英文裡面叫作ｓｎａｒｅ ｄｒｕｍ。為什麼呢？snare 許多意義當中，一個就是專指小鼓當中放的響弦。什麼？那三小？小鼓的設計原本最原始的使用場景是在站場上，而單純鼓面的聲音雖然渾厚，但因為泛音不足所以缺乏高頻的色彩。當時就發現假如在鼓面裡面加入金屬片，敲擊時同時觸發兩種聲音結構，就可以保有原本低頻的音調與金屬的高頻色彩。
慢慢演化到現在，小鼓的設計裡面響弦已經特化成非常有趣的結構：
而現代小鼓還有個功能，響弦也用一個鈕扣可以控制是否貼緊鼓面，而產生不同種的結合感。貼緊時有機槍的那種衝擊聲，放開則有 Tom-Tom 較低頻的震動。
前面講了這麼多，其實故事是這樣的。我之前想要自己合成 snare 的聲音，發現 Tone.js 並沒有一個已經做好的 snare。而找其他人的作品的時候，要嘛就是直接用 sample，或是只用 noise 的質感做小鼓（把 hihat 調一調）。但是我覺得那樣的聲音並不夠，應該不是這樣才對。
最後我看了這個音樂製作的 tutorial，發現這個比較接近我想要的質感。於是乎，把他用的聲音架構轉化到 Tone.js 裡面去實現，慢慢就體會到上面講述的複合質感的理論與實踐。
首先，如同 hihat 一樣，我們想要一個 noise 的 source。而 Tone.js 已經建好一個 instrument 叫做Tone.NoiseSynth可以直接使用。另外，根據上面的理論，我想要的是 noise 的高頻金屬敲擊感，所以就加一個 high pass filter 把不要的雜亂低頻給拿掉：
const hpf = new Filter({
type: 'highpass',
frequency: 50,
}).toMaster();
const noise = new NoiseSynth({
volume: -12,
noise: {
type: 'pink',
playbackRate: 3,
},
envelope: {
attack: 0.001,
decay: 0.13,
sustain: 0,
release: 0.03,
},
}).connect(hpf);
第二，製造個如 Tom-Tom 的 Oscillator。但這次跟大鼓不太一樣，我想要設計一點豐富的低頻，所以用多個 Oscillator 去同時發出聲音。在 Tone.js 裡面，已經有設計好的Tone.PolySynth可以用。與上面的原理一樣，這邊我要取的是鼓皮低頻的震動，所以加上一個 low pass filter 把高頻給清掉拿掉。如此一來，兩邊的聲音就比較不會打架了：
const lpf = new Filter({
type: 'lowpass',
frequency: 11000,
}).toMaster();
const poly = new PolySynth(6, Synth, {
volume: -10,
oscillator: {
partials: [0, 2, 3, 4],
},
envelope: {
attack: 0.001,
decay: 0.17,
sustain: 0,
release: 0.05,
},
}).connect(lpf);
之前都觸發鼓都是單次的triggerAttackRelease或是triggerAttack，但這樣的使用情境很有限。很多時候我們需要它自動在背景跑著某種 pattern，讓手手可以空下來去調整一些現場想要的參數感。所以這裡使用Tone.Part來製造這樣的效果。先看看使用的過程，敲擊的實作其實就是一個 callback 裡面去呼叫個別 source 的 trigger：
...
// 敲擊後的頻率變化的曲線設定
const ratio = 11;
const attack = 0.0;
const decay = 0.04;
const part = new Part(
// 設定拍點呼叫的 callback，拍點是下一個參數定義
(time) => {
poly.voices.forEach((v, i) => {
const e = v.envelope;
// 敲擊鼓皮
e.triggerAttackRelease('16n', time);
const f = v.oscillator.frequency;
// 敲擊瞬間，鼓皮震動頻率馬上跳到 Frequency(notes[i]) * ratio
f.setValueAtTime(Frequency(notes[i]) * ratio, time + attack);
// 並設定敲擊後 decay 秒，震動頻率就會回到 notes[i]
f.exponentialRampToValueAtTime(notes[i], time + decay);
});
// 敲擊金屬
noise.triggerAttackRelease('16n', time);
},
// 設定每個小節 1, 3 拍會敲擊（呼叫 callback）
['0:1', '0:3'],
).start();
...
若有不清楚地註解，可以直接參考 Tone.js 的 docs。而關於拍點的設定為什麼會有['0:1', '0:3']這樣的格式，可以參考 Tone.js Wiki: Time，裡面有比較詳盡的介紹，像是'16n', '18n', '2m', '1:2', '+0.5'等等各有不同的意義。
振盪器派對！演算 の 鼓組！終於可以告一個段落了！我們做了大鼓、hihat、小鼓，一個一個手工車床、上皮、鎖緊、敲擊、快感！
太感動了，下一篇終於可以把ｖｓｙｎｔｈ—３００２接上參數，震動派對現場。
關於作者
Vibert Thio
致力於將對於技術的深度研究轉化為新型態藝術創作的能量，並思考技術的拓展/侷限與其對於藝術論述/呈現的影響。專長為數位藝術創作、音像程式設計、互動設計，喜愛即時運算的臨場感與不可預測。
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