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如何製作 8-bit 三角波？

如何製作 8-bit 三角波？

December 1, 2025

早期的家用遊戲主機礙於當時的硬體限制，通常一次只能發出兩三個聲音。例如任天堂在 1983 年推出的紅白機，APU 總共有五個頻道：兩個 Pulse Wave（duty cycle 有 12.5%、25%、50% 和 75% 四種可以調整）、一個 Triangle Wave、一個 Noise 和一個 DPCM Sample。很難想像 80 年代的作曲家只用這幾個聲音，就可以寫出豐富且多樣的音樂和音效。即便後來任天堂推出後續機種 SNES，紅白機在日本的生命週期依舊持續了 20 年，直到 2003 年九月停止生產。

一起來聽洛克人二代的音樂

感受一下作曲家立石孝為 ROCKMAN 2 譜寫的 Opening 音樂。

「冒險的序章即將展開，儘管前方道路充滿未知，也下定決心踏上旅途。」細細品嚐音樂後，內心浮現這樣的畫面。不知道其他人是否也有類似的感覺？

開場音樂後半段節奏加快兩次，最後出現的滑音有一種墜落感，銜接到下一首 Title 音樂。不覺得這樣很帥嗎？

仔細聽聽這首的小鼓，我自己覺得很像鞭子在甩的聲音。噪音頻道可以拿來模擬各種打擊樂的聲音或遊戲音效，藉此讓作曲家營造節奏律動。從網路上找到的資訊來看1，透過不同的參數調整，應該可以組合出 32 種基本噪音。

數學上完美的三角波

回到今天的主角三角波，先來看一下長怎麼樣。

再來看看數學上長怎樣。是不是有點可怕？🤯 沒關係多看幾次就不會覺得害怕了。

f(t)=4∣ t−floor⁡(t+34)+14 ∣−1f(t)=4\left|\,t-\operatorname{floor}\left(t+\frac{3}{4}\right)+\frac{1}{4}\,\right|-1

我們再換個方式看一下，是不是沒那麼害怕了？

f(t)=4∣ mod⁡(t+34, 1)−12 ∣−1f(t)=4\left|\,\operatorname{mod}\left(t+\frac{3}{4},\ 1\right)-\frac{1}{2}\,\right|-1

不管害怕與否，數學上的三角波並不會幫助我們對它的聲音更加認識。還是回到聽覺上面，聽聽看作曲家怎麼使用三角波。好和弦寫的這篇文章〈合成器（Synthesizer）到底是什麼？〉有提到，當時的作曲家喜歡用三角波寫 Bassline。因為跟方波相比，它的奇數倍高頻泛音2比較弱，聽起來乾淨，不會跟其他聲部搶頻率。

NES 的三角波

接著來看看 NES 的三角波。NES 採用的晶片 2A03 產生出來的三角波其實是階梯狀3，硬體內建長度 32 的波形查詢表，播放時會按照這個序列循環讀取出來。數數看是不是上升 16 階再下降 16 階？

因為硬體實作的方式，那些超過取樣率一半的頻率都會造成 Aliasing4，干擾原本的聲音。因此，播放高頻聲音時會產生明顯的失真與鋸齒感。這種聽起來「毛邊、顆粒感和不乾淨」的感覺就是紅白機的招牌聲音，少了這一味，紅白機就不是紅白機了。

在洛克人二代 Crash Man 關卡的配樂中，三角波那一軌單獨聽起來是不是很復古？

比較一下完美三角波聽起來的版本。因為少了很多刺耳的高頻，聲音變得單薄許多。我個人比較喜歡紅白機的版本，畢竟——這世界本來就不完美。

Surge XT 模擬 8-bit 三角波

拉哩拉渣講了這麼多，讓我們來學習用 Surge XT 模擬紅白機的三角波吧！

曾經嘗試用寫程式的方式來發出三角波的聲音，但發現這樣實在太痛苦了，決定不拿石頭砸自己腳。工欲善其事，必先利其器。找來 Surge XT 這款看起來功能強大的合成器軟體，幫助我們控制電腦發出聲音。試用了一陣子，可以快速產生各種基本聲波，而且還內建一堆 Patch 讓你實驗各種聲響。這軟體不僅不用花半毛錢，而且還開源，不幫忙推廣實在是對不起自己。

對第一次接觸合成器的人來說，操作界面有點難懂，不過熟能生巧，只要掌握幾個重點也能輕鬆愉快駕馭它🤨。

官方文件有明確標示每一個區塊大致上是做什麼的，請務必前往查看，不然很容易迷失方向。

  • Header 區塊可以選擇內建的 Patch
  • Scene Controls 有各種參數可以針對目前的 Patch 做調整
  • FX 有 16 個效果器可以使用
  • Modulation/Routing 我們先不管它👻

另外，分享一下我覺得在 Surge XT 很重要的概念 Scene。Surge XT 裡面每個 Patch 可以包含兩個 Scene：A 與 B。預設的 Scene Mode 是 Single，等於同一個 Patch 可以有兩種獨立的音色設定（包含：Oscillators、Filters、Envelopes、LFO、FX、Routing…）。還有其他三個 Scene Mode 可以選擇，同樣地，我們先不管它👻。

準備好要模擬 8-bit 三角波了嗎？

  1. 先切到內建的 Patch Init Saw
  2. Oscillator 1 類別改成 Triangle
  3. Filter 1
    • Effect > Sample & Hold
    • 調整 Cutoff 頻率
    • Keytrack 調到 100%

聽聽看是不是已經很接近紅白機三角波的聲響？老實說，打開 Oscilloscope 看波形，還是不太一樣😒。

最後，分享兩個常用的快捷鍵。Alt + K 叫出虛擬 MIDI 鍵盤。Alt + O 叫出 Oscilloscope，方便讓我們看波形和頻譜。

總結

雖然文章有一半篇幅都在講三角波，但真正目的是想讓大家了解復古遊戲（retro game）音樂的迷人之處。無論你是否經歷過 NES 遊戲時代，希望這篇文章能讓你對 NES 的音色有基本的認識。即使現代合成器軟體技術進步，限制作曲家的從來不是硬體，而是想像力和創意，以及對遊戲世界的深刻理解。

  1. https://www.nesdev.org/wiki/APU_Noise ↩︎

  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Triangle_wave#Harmonics ↩︎

  3. https://www.nesdev.org/wiki/APU_Triangle ↩︎

  4. Aliasing: Everything You Need to Know ↩︎

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