什么是模块化合成器：

其实准确的说应该叫做「模块化的声音系统」，因为这些模块不仅仅是合成器这么一种功能，而是包含了各种可以进行声音合成和处理的功能的模块，所有模块组合在一起就形成了一套声音系统。

基本上，每个模块的背后都是单独供电的。

然后每个模块的前面依靠预留的接口来进行音频信号和控制信号的输入和输出，用于跟其它模块互相连接（当然也可以自己连接自己）。但一定都是本着「输入接输出」或者反过来说「输出接输入」的信号流

图：模块正面可通过小两芯接口互相连接，传输音频信号和控制信号，然后通过模块前面板的旋钮、推子、按钮、摇杆、触摸条等元素进行控制和调节

不过简而言之，我们通常称其为「模块化合成器」，Modular Synthesizer。

模块合成器的历史：

模块合成器这个概念可以追溯到上世纪70年代，最初的合成器都是模块化的，就没有集成化的。因为当时电路技术的限制，所以即便只是做一个基础的振荡器和滤波器都需要很大空间，所以无法将合成器的各个部分、各个功能做在一起还保持一个很便携的大小，所以只能将一个一个的功能做成模块，再将每个模块拼装在一起，组成一个可以演奏音乐的系统。

当时世界上主流的模块化标准有三种。分别是Elektor Formant、BME PM10/Axiom和The Synton 3000，它们之间的模块大小高度、使用的线缆接口都不同，其中The Synton 3000被认为是最接近于现在eurorack的标准。当然这三种标准到80年代的时候都没坚持下来死掉了，所以我们这里也不做深究了。

60年代流行的模块化合成器是Buchla的系列，由Don Buchla设计，每个模块都采用4U也就是7英寸高度（17.78mm），利用香蕉口的线缆互相连接。而音频输出接口则采用看起来像是小三芯摸上去像是小三芯感觉就是小三芯但其实是一种叫做Tini-Jax接口的线缆，如果不慎错用小三芯线缆可能会损坏设备。


70年代流行的模块化合成器就是Moog，由Robert Moog设计，每个模块都采用6U标准高度（266.8mm），使用大两芯线缆通过模块的前面板来将多个模块的声音或控制信号互相连接起来。

Eurorack的历史：

80年时期，对合成器感兴趣的德国人Dieter Doepfer也开始试图创造自己的合成器模块，它第一个自己DIY的是按照当时德国一种叫做Formant的模块标准做的Voltage Controlled Phaser压控移相效果器模块，当时是根据1977年《Elektor》杂志的DIY kits来做的。进入80年代之后它开始专注于做了一些MIDI相关功能的模块。这个时期它还做了一些合成模块，开始创造了一个自己的叫做Voice Modular System格式的模块系统，虽然每个模块都是独立的电路板，前面板并无法连接线缆，但外观已经很像现在的eurorack系统。


1992年Dieter Doepfer成立的Doepfer Musikelektronik GmbH公司跟电子音乐先锋乐队Kraftwerk合作设计了一个可以通过MIDI控制的模拟音序器模块MAQ16/3一下就红了。不过因为模块化的系统没几个人懂，乐器店根本不知道怎么卖，所以Doepfer公司从最初就通过直销方式来做销售，并且可以直接跟音乐人对话。

1996年，Doepfer Musikelektronik GmbH公司首次发布了Doepfer A-100系统，奠定了Eurorack模块的标准，也开启了Eurorack模块之路。之后的1997和1998年又继续追加了更多Eurorack模块帮助你组成功能更丰富的系统。


英国的Analogue Systems是第一家尊重Eurorack标准来开发兼容Eurorack模块的第三方制造商，他们本来已经做出了一套很类似Eurorack标准的模块，只是电源标准有些许不同，但后来陆续都改成了兼容Eurorack的标准。


进入21世纪之后，先后有Cwejman、Make Noise和TipTop Audio也登上了Doepfer设立的eurorack这个标准的大船，于是eurorack成为了21世纪最流行的模块合成器系统的标准。

Eurorack的现状：

根据ModularGrid网站的统计（https://www.modulargrid.net/e/modules/browser），截止本文完成的2019年6月8日，全世界范围内共有6128个兼容eurorack标准的模块，由471家不同的厂商开发。对比一下其它格式的模块，Buchla有13家厂商开发的196个模块；Surge有7家厂商开发的207个模块；MOTM有16家厂商开发的295个模块；Frac有13家厂商开发的216个模块。流行程度可想而知。

所以这也是为什么我们要连载主要介绍eurorack这种模块化合成器的系统，而不是其它模块系统。

虽然不同的模块系统概念都是类似的，但它们之间使用不同的接口，不同的供电方式，线缆也传输不同的电压标准。但通过转换器也可以互相兼容，不过大部分情况大家还是只在一个系统里用一种格式的模块。

那么，什么是 Eurorack 模块合成器？

根据Doepfer Musikelektronik对Eurorack标准的定义，Eurorack必须满足以下这些条件：

高度：

3U（133.4mm）。每个模块都必须是这样的高度，才能统一的装在eurorack标准的盒子里。

Eurorack还有两种分别由Intellijel和Pulp Logic自创衍生出来的两种被称作1U Tile的高度标准，高度大概是eurorack的1/3，是一种缩小版的eurorack模块，通常用于做一些常用功能性的模块。

图：Intellijel的1U Tile标准小模块


虽然都叫1U Tile但其实它们二者的尺寸和供电方式都互不兼容。因为属于eurorack的变形分支，我们将在之后介绍箱子的时候详细讲，因为不是eurorack的标准这里就先不细说了。

宽度：

1HP（2英寸，5.08mm）。HP是horizontal pitch（水平间距）的缩写，是模块横向宽度的最小单位。一个eurorack模块必须是1hp的整数宽度，也就是说宽度至少是5.08mm，然后也可以是10.16mm（2HP），15.24mm（3HP），20.32mm（4HP），最长不限（只要你有那么大的盒子）。因为每个模块需要用螺丝固定在支架上，所以螺丝开孔位置必须在1HP的中间位置

当然实际上世界上并没有1HP的模块，因为连接信号用的小两芯接口的直径是3.5mm，整个接口的外圈是无法满足小于1HP（5.08mm）的要求的，所以eurorack最小的模块也是2HP起。

搞笑的是有一家公司就叫2hp，他们制作的所有模块都是2hp宽度。




再多说一句，并非所有模块都是偶数HP宽度，虽然偶数HP的模块占大多数，但奇数HP的模块其实也还是有不少的。不过在使用中人们更倾向于使用偶数HP的模块，因为通常来说一个箱子的宽度都是偶数HP。最常见的是42HP、84HP、104HP这三种。如果你在一排偶数HP的箱子上放了一个奇数HP的模块，那么最后的结果就是至少会有1HP的宽度被浪费掉了。有三种解决办法：

• 1. 就让它空着（就当是给模块留个散热槽？），气死强迫症
• 2. 用一个奇数HP的空白面板补空（比如前面提到的1HP的）
• 3. 再买一个奇数HP的模块放在同一排！体育老师教过我们，奇数+奇数=偶数！

深度：

虽然没有非常严格的要求，但一般说来一个eurorack模块不会深过40mm，只要你的盒子深度高于40mm就可以塞入所有模块。当然也有很少一些例外的奇葩的巨深模块，但非常稀有，它们就需要非常深的盒子才可以装下

供电：

双路12v直流电源（+12v和-12v）和单路5v直流电源（+5v），利用10针或16针的IDC线缆将电源的总线跟每一个模块并联起来进行供电。一个电源要求必须同时提供双路12v直流电源和单路5v直流电源才可以让eurorack正常工作。虽然随着时代的推移，使用+5v的模块越来越少了，甚至有一些电源已经不提供+5v的供电（请不要使用这种不规范的邪门儿电源）

那么电源是如何跟模块连接的呢？电源板使用标准IDC线缆跟模块连接，为模块提供电力。电源端为16针，模块端则是16针或10针。线缆的红线端表示-12v位置，要保证线缆两端的红线都正确连接到-12v，而非+5v那边，否则部分模块可能有损坏的危险。

小两芯线缆用于前面板线缆的信号连接：

Eurorack模块前面板所有线缆都使用小两芯接口互相连接（实际上使用更常见更好找更便宜的小三芯也是可以的，完全没毛病），线缆里传输的是最大峰值10v的直流或交流模拟信号。

图：小两芯线缆


图：用更常见的小三芯线缆也是可以的

• 通常音频信号为-5v到+5v的双极交流信号；
• 控制信号则可能是-2.5v到+2.5v的双极信号（如果频率非常快那么就是交流，如果频率非常慢那么则被看做是直流），也可能是0v到+8v的单极直流信号；
• Gate、trigger或时钟信号则是0v到+5v的数字脉冲直流信号

图：音频信号我们都很好理解，就是频率在20Hz-20kHz之间的的波形（因为人耳只能听到这个范围）

图：CV控制信号则是比较缓慢的信号，用于控制模块系统里某个参数的变化，你可以把它想象成软件里持续控制某个参数变化的包络，它可以是单极的（比如0v到8v）也可以是双极的（比如-2.5v到+2.5v）。之所以叫做CV是因为它是Control Voltage（控制电压）的缩写，因为这个控制信号是通过电压控制的

对于CV信号来说，每个模块在设计之时都有自己的逻辑，所以可能发出的是非标准的信号，比如0-7v的信号，或者只能接收某个范围的信号，比如MakeNoise的PressurePoints的Tuned Voltage Out Y接口就只能发出0v到+5.5V的信号，而Tuned Voltage Out X接口则是0v到+8V的信号。

图：Gate/Trigger/Clock三种信号其实是类似的，相通的。区别就是Gate是可以长时间在最高峰值和最低峰值之间保持一段时间的，通常用于让一个开关处于打开还是关闭状态

图：而trigger则是在极短时间里的一个脉冲，从最低电压到最高电压快速变化一次。通常用于触发一个事件，比如触发一个采样播放，触发一个包络

聪明的你一定看出来了，gate和trigger其实就差在最大电压的持续时间上了。所以其实gate也可以作为trigger去触发一个采样播放或者一个包络；而trigger也可以控制一个开关打开或关闭（但因为trigger是极短的脉冲，所以它只会让开关快速达开又快速关闭）。

并没有一个标准说一个gate保持时长多短就变成了一个trigger，也没有标准说gate和trigger必须达到多大的电压（最大峰值）。实际上这取决于模块设计者，如果一个模块的trigger输入被设计为必须达到5v电压才会响应，那你给它一个4.9v的脉冲可能都没用。但如果设计成只要1v电压就响应，那么微小的脉冲也可以作为trigger使用。

通常来说gate和trigger不会到负电压，但有些具有三段开关的模块，如果你给他一个负的gate则可以触发第三种开关的功能。所以可以通过信号反转设备获得负电压的trigger或gate来触发第三种状态。

图：clock则是持续变化的gate或者trigger。比如Doepfer的A-160模块就可以发出6种不同速率的clock时钟信号，去驱动其它模块与其进行速度同步

图：实际上clock信号不一定必须最高电压时长和最低电压时长一样，即便将最高电压时长变得很短，短到其实变成了trigger的脉冲，也可以驱动其它模块响应并保持速度同步。

如果你让clock信号每次高电压之间的时长进行变化，那么就做出了变速的clock。

Eurorack并没有规定某种线缆只能传输控制信号、clock、trigger、gate还是音频信号，实际上所有这些信号对于eurorack来说都是一视同仁对待的，是可以互相转换的。音频信号也可以当做控制信号去进行调制，控制信号只要在20Hz以上就也可以被作为音频信号而听到。对于euorack系统来说，它们都是峰值在-5v和+5v之间的模拟信号，如何使用取决于你，以及模块本身是否可以处理交流信号和直流信号。

说到这里就又要引出一个新的概念：AC coupled和DC coupled。

AC coupled和DC coupled：

当我们将eurorack模块通过小两芯或者小三芯线缆连接起来之后，信号流就建立起来了，我们就称之为coupled上了，中文可以说是耦合上了。

信号的耦合方向只会按照模块已经设计好的单一方向移动（只有不需要供电的被动式模块是可以双向移动的，但被动式模块的接口是输入还是输出，取决于另外一个连接到它的需要供电的主动式模块是发出还是接收信号，同一时间下信号要么是流入被动式模块，要么是流出被动式模块，也是无法同时双向连接的）。

因为eueorack模块世界的线缆里跑着两种信号，一种是AC交流信号，一种则是DC直流信号。Eurorack的交流信号从一个模块连接到另外一个模块，就是AC coupled。Eurorack的直流信号从一个模块连接到另外一个模块，就是DC coupled。

交流信号的电压是一直在变化的，而直流的电压则是持续不变的：

图：左为交流信号，右为直流信号，他们的平均电压都是0.5v

当直流信号被模块A发出进入模块B之后，模块B是几乎不会对其做任何预先的处理的，接收到的是什么样，就是什么样。而如果是交流信号从模块A进入到模块B，那么模块B的电路里必须有一个电容对其进行处理，将超低频信号过滤掉之后，才会进行下一步的处理。

上图左侧的交流信号，在进入到模块B之后就会移除掉超低频，也就是把DC offset直流偏移移除掉了，让交流信号可以正好位于0v的中心位置，变成这样

简而言之，DC直流电路允许任何信号进入而不做任何处理，AC交流电路则会先移除掉人耳听不到的超低频。所以现在可以知道：

• 1. 将直流信号通入到直流电路里，直流电路不对信号做任何处理的直接使用，就是DC coupled
• 2. 将交流信号通入到交流电路里，将先对信号做DC offset处理，移除掉超低频的直流信号，再进行使用，就是AC coupled
• 3. 那么将直流信号通入交流电路里呢？因为交流信号会首先对信号做DC offset处理，移除掉超低频的直流信号，再进行使用，所以整个DC直流信号都会被移除掉，所以最后交流电路将获取不到任何信号
• 4. 那么将交流信号通入直流电路里呢？因为直流电路不对信号做任何处理的直接使用，所以信号可以正常进入被处理
  

我一个玩音乐的干嘛要知道这些电路知识？因为你要避免出现上面第3条的情况！

在eurorack的世界里，大部分的信号都是直流的，持续在-2.5v和+2.5v之间持续的很缓慢的变化的LFO、持续在0v和+8v之间变化很缓慢的CV控制信号、一会是持续的0v信号一会是持续的+5v信号的时钟或gate信号，都可以看做是直流信号。

这里插一句，虽然LFO发出的信号看起来是在0v上下来回变化的信号，理论上应该被看做是交流信号。但是如果一个LFO模块按照交流电路去做，被另外一个处理交流电路的模块接收，那么在AC coupled之后很有可能信号会被交流电路里的电容过滤掉，因为LFO的变化速度太慢了慢到会被电路当做直流信号直接给过滤掉！

而大部分我们可以听到的声音信号，则都是交流信号。

再来看上面第三条的情况，这是我们需要避免的。所以如果你拿到了一个混音器功能的eurorack模块，如果它使用交流电路，那么它只能作为一个音频混音器使用。而在eurorack的世界里，mixer可不止是可以混合音频信号的，它还可以混合LFO、CV这些信号。所以如果是交流电路的混音器，它就无法混合LFO、CV这些信号（因为它的电路直接会把LFO、CV信号过滤掉）。而直流电路的eurorack模块，则同时可以处理音频和LFO/CV信号，这才是符合eurorack标准的模块。

图：大部分的eurorack混音器都是DC couple的，比如Bastl Instruments6通道mixermok ABC

大部分的eurorack混音器模块都是DC coupled的可以混合音频信号，也可以混合CV、Gate信号。

再比如一个延迟效果器，在通常的世界里，它就是专门处理音频信号的，给声音加延迟效果嘛，很简单大家都在用。但在eurorack的世界里，一个好的延迟效果器是应该也可以对Gate信号进行延迟的！

比如4ms的Dual Looping Delay延迟模块，虽然是一个交流电路的专门处理音频的延迟效果器模块（大部分延迟效果器都是这个目的），但是它专门设计了一个Runaway DC Block模式（阻止去掉直流电平），在这个模式下可以允许较低电压的直流信号进入到电路里做延迟处理。不过这个模式还是会加入一个10Hz的高通滤波来防止直流信号在很长延迟时间加很高feedback出现问题。

图：4ms的Dual Looping Delay延迟模块不仅可以处理音频，也可以处理CV或gate

再比如VCA模块，如果它是AC coupled它就只能控制音频信号的音量包络。如果它是DC coupled，那么它不仅可以控制音频，还可以控制任何LFO或CV信号的包络。

图：AJH Synth的Mini Mod就有DC couple的VCA功能，不仅可以处理音频，也可以处理CV信号的包络

你可以通过看说明书和官网的介绍来了解一个模块是否是DC coupled的。如果不是，那么最好不要购买这种「半残」模块。

那么一个标准的 Eurorack 模块合成器系统应该包括哪几个部分？

打孔轨道和固定轨道的边框：

拥有按照HP标准打孔的3U高度的坚固的外框，用于固定并排列每个eurorack模块

当然你也可以自己DIY轨道，但要做到可丁可卯要花很大精力，如果你不是专业人士，建议还是直接买成品

箱体：

用于固定轨道的箱子，根据你对便携性和外观的要求可以是各种材质，只要能将轨道固定住方便使用就可以。通常箱体会跟轨道一起销售。当然只买轨道，而自己DIY箱子呈现出各种个性化的外观则是乐趣最大的部分。

螺丝：

螺丝用于将模块固定在轨道上。通常来说螺丝口为M3大小，但也有一些例外，使用其它尺寸的螺丝。推荐大头的可以手拧的螺丝，拆卸安装都比较快，不需要动用螺丝刀。

设备爱惜党建议在装螺丝之前加装垫片，保护模块表面不被螺丝划伤。不推荐使用电动螺丝刀，力量太大，安装时很容易划伤模块表面，甚至导致模块面板变形。


其实前面说的轨道和框体、箱子、螺丝都没有也没事，你可以裸着玩eurorack，但很容易损害设备，完全不建议。

电源：

大部分商业出售的箱体已经内置电源，比如前面说的4ms的Pod系列就有内置电源的PodX系列，同时赠送变压器用于连接家里的220v交流电。

对于自己DIY的模块来说，则可以使用专门供电的电源模块，比如4ms的RowPower 40和TipTop Audio的uZeus是最流行的电源模块。


关于自制箱子和选择电源的更多细节，我们将在《第3话：盒子与电源》里详述。

线缆：

小两芯或小三芯线缆，长度和颜色看您的心情而定。

关于线缆的更多细节，我们将在《第4话：剪不断理还乱的线线线》里详述。

音频输出模块：

我们玩eurorack系统的目的不是看着一堆LED灯亮来亮去的好玩，而是要做出并听到声音。所以每个eurorack音频系统都必须有一个音频输出模块才能被我们听到。

有一些箱子上已经集成了音频输出部分，可以连接耳机或线路输出。而大部分则没有，所以我们还必须购买一个音频输出模块，可以是耳机接口，也可以是立体声非平衡输出或2个单声道平衡输出。市面上有大量音频输出模块可供选择。

图：Intellijel的7U Performance Case箱子已经内置了音频输出接口，可以直接使用

图：Mengqi Music的Please Exist 2是一个不用连接电源的被动式模块，提供两个品质很高的大三芯平衡输出接口

各种功能的模块：

有了以上的基础，你就可以根据自己的需求来往自己的eurorack系统里添加各种功能的模块了。

一个比较基础的比较常见的系统里，至少要包含振荡器、包络/LFO（低频振荡器）、音序器、混音器、VCA（压控放大器）、滤波器、各种效果器模块。Eurorack的世界是千奇百怪的，所以各种功能各种玩法的模块都有，可以根据自己的实际需求、爱好和创作音乐的喜好来选择。这些模块我们都会在接下来的系列里陆续详细讲解。

大功告成：

有了以上的这些部分，你就拥有了自己的一套eurorack系统，可以开始玩起来啦~~

查看全部《Eurorack 模块合成器从入门到精通直至放弃》连载：

• 第 0 话：请君入坑
• 第 1 话：什么是 Eurorack 模块合成器
• 第 2 话：那么不知在哪里可以买得到呢
• 第 3 话：盒子与电源
• 第 4 话：剪不断理还乱的线线线
• 第 5 话：声音的输入和输出
  
• 第 6 话：混音器和 VCA
  

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