合成器 Filter（VCF）是什麼？Cutoff、Resonance 到底在控制什麼？

發布日期：2026-08-09

操作合成器時，有一個區域幾乎一定會碰到，那就是 Filter（濾波器）。

尤其在類比合成器上，經常可以看到 VCF、Cutoff、Resonance 等旋鈕。轉動 Cutoff 之後，原本明亮的聲音可能逐漸變得低沉；提高 Resonance，又會讓某個頻率附近產生明顯的突出感。電子音樂裡經常聽到的 Filter Sweep，也和這套設計有直接關係。

Filter 可以說是合成器塑造音色最重要的環節之一，在典型的減法合成架構中，Oscillator（振盪器）先產生具有豐富泛音的原始波形，再由 Filter 改變不同頻率成分的比例，進一步塑造我們實際聽到的音色輪廓。

因此，理解 Filter 之後，合成器面板上的 Cutoff、Resonance、LPF、HPF 等名稱，也會開始變得容易理解。

Filter 到底在做什麼？

聲音通常不只有單一頻率成分，例如合成器產生一個 Sawtooth Wave（鋸齒波）時，除了基頻之外，還包含大量泛音。這些不同頻率成分共同存在，才形成鋸齒波明亮、銳利的音色。

Filter 的工作，就是改變這些不同頻率成分的強弱。

你可以先把它想像成一個頻率篩選器：Oscillator 產生聲音 → Filter 改變頻率組成 → Amplifier 控制音量 → 輸出聲音

假設原本的鋸齒波含有大量高頻泛音，透過 Low-pass Filter 逐漸削弱高頻之後，聲音就會開始變暗、變柔和。

Filter 並沒有重新產生另一個音色，而是透過改變原始聲音中不同頻率成分的比例，重新塑造它的聽感。

VCF 又是什麼？

在類比合成器上，Filter 經常標示成 VCF（Voltage Controlled Filter，電壓控制濾波器）。

這裡的 Voltage Controlled，代表濾波器的部分參數可以透過控制電壓進行調變，其中最常見的就是 Cutoff Frequency，例如 Envelope、LFO、鍵盤追蹤等控制來源，都可以用來改變 Filter Cutoff，讓濾波器隨著時間或演奏產生變化。

因此，VCF 不只是固定削弱某些頻率，它也可以成為音色動態變化的一部分。

經典的類比減法合成器架構經常可以看到：VCO → VCF → VCA

分別代表：

這三個部分共同構成許多減法合成器（Subtractive Synthesizer）的核心架構。

現在的數位合成器即使沒有真正使用類比控制電壓，也經常沿用類似的訊號流程與操作邏輯，因此理解 VCF，對操作現代合成器同樣很有幫助。

Cutoff 是什麼？

如果 Filter 區域只能先學會一個旋鈕，Cutoff Frequency（截止頻率）通常會是最重要的一個。

Cutoff 用來設定濾波器頻率響應的轉折位置。實際上並不是到了 Cutoff 就突然把另一側的頻率完全切掉，而是從這個區域開始，依照 Filter 的類型與斜率逐漸產生衰減。

以最常見的 Low-pass Filter（低通濾波器）來說，低於 Cutoff 的頻率大致可以通過，而超過 Cutoff 之後的頻率則會依照濾波器斜率逐漸被削弱，例如把 Cutoff 設得很高，大量高頻泛音仍然存在，聲音通常比較明亮；慢慢降低 Cutoff，高頻泛音逐漸被削弱，聲音也會開始變暗、變柔和。

因此，在合成器上轉動 Cutoff 時，你聽到的並不是單純的「音量變小」，而是聲音中的頻率組成正在改變，這也是為什麼 Cutoff 是合成器音色設計中最常使用的參數之一。

Resonance 又在控制什麼？

Cutoff 旁邊通常還會看到另一個旋鈕：Resonance（共振）。

Resonance 主要用來提高 Filter Cutoff 附近的共振峰值，讓截止頻率附近的聲音更加突出。

當 Resonance 較低時，Filter 的效果通常比較自然；隨著 Resonance 提高，Cutoff 附近會產生更明顯的峰值，聲音也可能開始出現具有辨識度的尖銳感。

在部分類比濾波器或模擬設計中，當 Resonance 提高到一定程度，Filter 甚至可能產生 Self-Oscillation（自激振盪），也就是即使沒有外部音訊輸入，濾波器本身也能產生接近正弦波的週期性訊號，並形成可辨識的音高。

因此，Resonance 不只是讓聲音「更亮」，它真正控制的是截止頻率附近共振峰的強度。

Low-pass、High-pass、Band-pass 差在哪？

Filter 不只有一種，不同 Filter Type 決定的是哪些頻率範圍主要被保留，以及哪些頻率會被衰減。

Low-pass Filter（LPF，低通濾波器）

主要讓低於 Cutoff 的頻率通過，並逐漸削弱較高的頻率，這是合成器中最常見的 Filter 類型。

降低 Cutoff 後，高頻泛音逐漸減少，聲音通常會變得較暗、較柔和，因此非常常用於 Bass、Pad、Lead 等音色。

High-pass Filter（HPF，高通濾波器）

主要讓高於 Cutoff 的頻率通過，並逐漸削弱較低的頻率。

提高 Cutoff 後，越來越多低頻成分會被削弱，聲音通常會變得較薄，在音色設計中，可以用來減少不需要的低頻，也能製作較輕薄的音色效果。

Band-pass Filter（BPF，帶通濾波器）

主要保留某一段頻率範圍，同時削弱較低與較高的頻率，因此聲音會集中在特定頻段，常用來製作窄頻、具有特殊共鳴感的音色效果。

Notch／Band-Stop Filter（帶阻濾波器）

和 Band-pass 的概念相反，主要削弱某一段頻率，同時保留其上下兩側的頻率成分。

可以簡單整理成：

其中 Low-pass Filter 是減法合成中最核心、也最常使用的類型之一。

12 dB、24 dB Filter 又是什麼？

有些合成器的 Filter 規格還會看到 12 dB/oct、24 dB/oct，這代表的是 Filter 的 Slope（斜率），也就是離開 Cutoff Frequency 之後，頻率被衰減的速度。

以 Low-pass Filter 為例：

12 dB/oct 代表進入截止頻率以上的衰減區域後，頻率每提高一個八度，理想情況下訊號會進一步衰減約 12 dB。

24 dB/oct 則代表每提高一個八度，理想情況下會進一步衰減約 24 dB。

因此，24 dB/oct 的濾波斜率比 12 dB/oct 更陡，Cutoff 上方的頻率會衰減得更快；12 dB/oct 則會保留更多高於 Cutoff 的頻率成分。

這兩種設計沒有絕對的好壞，主要差別在濾波器的響應方式、音色特性與使用需求。

為什麼不同合成器的 Filter 聽起來不一樣？

即使兩台合成器都使用 24 dB/oct Low-pass Filter，實際聲音也不一定相同。

原因在於 Filter 不只是規格表上的幾個數字。

不同的濾波器電路與演算法設計，可能影響頻率響應、Resonance 的特性、非線性失真、飽和感，以及提高 Resonance 後低頻能量如何變化，最後形成不同的音色個性。

這也是許多經典類比合成器具有高度辨識度的重要原因之一，例如 Ladder Filter、State-variable Filter、OTA Filter 等不同架構，都可能帶來不同的頻率響應與聲音特性。

因此，在類比合成器的世界裡，Filter 本身就可以成為一台合成器音色個性的重要來源。

Envelope 為什麼經常和 Filter 一起使用？

如果 Cutoff 永遠固定在同一個位置，聲音的頻率結構也會相對固定，但真實樂器的音色通常會隨著時間改變，例如撥弦樂器在起音瞬間通常具有較豐富的高頻成分，之後高頻逐漸衰減；某些 Synth Brass 音色則會利用 Filter Envelope，讓按鍵後的 Cutoff 隨時間產生變化。

這時就可以使用 Filter Envelope 自動控制 Cutoff。

常見的 ADSR Envelope 包含：

▸ Attack

▸ Decay

▸ Sustain

▸ Release

當 Envelope 被分配到 Filter Cutoff 後，就能讓 Cutoff 隨著按鍵觸發與 ADSR 各階段產生變化，例如較短的 Decay 搭配適量 Resonance，就很容易做出具有明顯濾波器動態的 Synth Bass 音色；較慢的 Attack 則可以讓 Pad 從較暗的聲音逐漸變亮。

因此，Filter 與 Envelope 的搭配，是合成器音色設計中非常核心的一環。

LFO 也可以控制 Filter

除了 Envelope，LFO（Low Frequency Oscillator，低頻振盪器）也經常被拿來調變 Cutoff。

兩者最大的差別在於，ADSR Envelope 通常會受到按鍵觸發，依照 Attack、Decay、Sustain、Release 的設定產生一次完整的包絡變化；LFO 則通常會持續週期性地改變參數。

例如讓 LFO 持續調變 Cutoff，就能讓聲音的頻率組成週期性地產生變化。

如果再調整 LFO 的速度、波形與調變深度，就能創造出各種具有律動感的 Filter 效果。

因此，同一顆 Filter 除了手動旋轉 Cutoff，也能透過 Envelope、LFO、Velocity、Key Tracking 等不同調變來源產生更複雜的變化。

為什麼 Filter 對合成器這麼重要？

如果 Oscillator 決定的是「聲音最初的頻率組成」，Filter 則進一步決定哪些頻率成分被保留或削弱，對最終的音色輪廓產生非常大的影響。

一個充滿泛音的 Sawtooth Wave，可以透過不同的 Filter、Cutoff、Resonance 與調變設定，塑造成厚實的 Bass、柔和的 Pad、具有穿透力的 Lead，甚至各種特殊效果。

這也是 Subtractive Synthesis（減法合成）名稱的由來。

它的基本概念就是：先產生包含豐富泛音的波形，再利用 Filter 削弱不需要的頻率成分，塑造出想要的音色。

所以學習合成器時，不需要一開始就記住所有 Filter 電路或複雜參數。

先理解「Oscillator 產生泛音、Filter 改變泛音組成、Cutoff 決定濾波器作用的位置、Resonance 強調截止頻率附近」這套關係，就已經掌握了 Filter 最核心的概念。