Субтрактивный синтез является самым распространенным методом синтеза звука. Изучив эту технику, вы сможете легко овладеть большинством из тех синтезаторов с которыми вам доведется встретиться.

В первой и второй частях мы рассмотрим теоретические основы субтрактивного синтеза. В третей части освоим их на практике.

Субтрактивные инструменты являются основой, на которой построена индустрия программных и аппаратных синтезаторов.

Что же мы имеем в виду, когда говорим «субтрактивный синтез»? Субтрактивный означает вычитательный. Для создания звука берется сложная необработанная звуковая волна, богатая гармониками, после чего осуществляется фильтрация, с помощью которой из этой волны удаляются «лишние» и усиливаются нужные частоты, получая в результате только желаемый тембр. Основной частью этого процесса являются разные фильтры. Популярность  синтезаторов зависит от качества их фильтров.

Сегодня существует множество заблуждений окружающих субтрактивный синтез. Многие музыканты ошибочно считают, что этот термин можно применять только к аналоговым синтезаторам. Это правда, что большинство аналоговых синтезаторов по факту являются субтрактивными инструментами, но любой инструмент со встроенным фильтром позволяет применять субтрактивные техники. В 80-х годах прошлого столетия несколько наиболее смелых производителей осознали тот факт, что небольшое количество вариантов генерируемых волн можно заменить более сложными звуковыми сэмплами. Множество инструментов построенных по этому принципу по-прежнему являются субтрактивными, такими же как старый добрый Minimoog. Если вы разберетесь с субтрактивным синтезом, вам будет гораздо проще разобраться и с этими инструментами.

Напряжение

Аналоговые инструменты для многих стали синонимом слова синтезаторы. Их  потусторонние звуки определили для многих людей то, как звучат синтезаторы. Первые коммерчески доступные синтезаторы были аналоговыми, и этот тип инструмента стал стандартом более чем на десять лет до того как был вытеснен FM-синтезаторами и таблично-волновыми синтезаторами в 80-х.

Настоящие аналоговые инструменты генерируют и управляют своими сигналами, с помощью чистых электрических напряжений. Например, чем выше напряжение генерируемое осциллятором, тем выше тон звука. Такие инструменты предлагают множество методов для манипулирования этими внутренними напряжениями. Отсюда и термин «контроль напряжения», используемый для описания процесса.

Сложность в использовании настоящих аналоговых инструментов в том, что напряжение по своей природе нестабильно. Каждый владелец винтажного аналогового синтезатора скажет вам, что такие инструменты имеют тенденцию «выплывать» из мелодии на определенных частотах. Даже изменения в температуре комнаты и влажности могут сыграть злую шутку с инструментом. К счастью, развитие технологий позволило нам воссоздать все то, за что мы любим аналоговые синтезаторы, но без присущих им недостатков, и за гораздо меньшие деньги (или вообще бесплатно). Благодаря современным дотошно смоделированным эмуляторам классических аналоговых синтезаторов, эта архаичная архитектура вернулась.

Путь сигнала аналогового субтрактивного синтезатора сильно изменился по сравнению с тем, каким он был в известном Minimoog в 70-х годах. Сигнальный тракт в том инструменте состоял из трех осцилляторов и генератора шума, каждый из которых пропускался через НЧ-фильтр, и все это формировалось парой элементарных генераторов огибающей. Этот шаблон, с минимальными вариациями, предоставил значительную гибкость и управление без приношения в жертву простоты использования. Мы рассмотрим каждую секцию более подробно, начиная с осцилляторов.

Осцилляторы.

Все синтезаторы, в том числе аналоговые, начинаются с осцилляторов. Осциллятор производит «сырой» звук, из которого в дальнейшем лепится и придается нужная форма другими компонентами системы. Проще говоря, осциллятор производит несколько вариантов формы сигнала. Аналоговые инструменты обычно генерируют небольшое количество различных видов сигнала. Простейшая из них, синусоида, состоит из одной основной частоты, без каких-либо дополнительных гармоник. Более интересными являются пилообразные, квадратные, пульсирующие и треугольные волны. Эти виды сигнала  имеют разнообразное количество гармоник примешанных к основной частоте, и предоставляют больше материала для работы фильтром. Давайте рассмотрим эти основные формы сигнала поближе.

Квадратная волна является одной из самых полезных аналоговых форм волны. Она содержит основную частоту плюс нечетные гармоники. На практике – это позволяет производить разного рода полые звуки, идеально подходящие, скажем, для эмуляции гобоя. Как вы видите на рисунке, квадратная волна получила свое название из-за равномерно повторяющегося цикла. Если вы увеличите процентное содержание позитивных или негативных циклов, вы получите пульсирующую волну.

Пилообразная волна содержит четные и нечетные составляющие, в итоге получен полный, более частотно-насыщенный тон. Это идеально подходит для субтрактивного синтеза,  и предоставляет фильтру большое пространство для работы. Один из наиболее популярных звуков в современной музыке создан путем наложения большого количество пилообразных сигналов вместе, каждый слегка отличающийся от других.

Как и квадратная волна, треугольная волна состоит только из нечетных гармоник, но высокие частоты угасают сильнее, чем у квадратной волны. По звуку, они похожи на слегка усложненную синусоиду.

В дополнение к созданию различных форм волны, осцилляторы предоставляют инструмент для контроля и управления волнами. Для регулировки высоты тона почти всегда доступны грубый, и точный варианты. Грубый регулятор высоты тона обычно описывается диапазонами, скажем, 32” –очень низко, 16” немного выше и так далее, каждый диапазон на октаву выше, чем предыдущий. Точная настройка описывается в «центах» (1/100 тона).

Некоторые модели обладают возможностью частотной модуляции. Также известная как FM­-модуляция, она позволяет одному осциллятору модулировать частоту другого, в результате получаются гармоники, которые не присутствуют ни в одном из первоначальных сигналов. Это идеально подходит для разного рода металлических тонов.

Кольцевая модуляция комбинирует две формы волны, но на выход выдает только сумму и разницу. Такой вариант тоже хорошо подходит для металлических тонов, а также шумовых звуков.

Часто осцилляторы объединены на микшерной секции с генератором шума. Белый шум содержит все слышимые частоты одновременно, результатом чего является свистящий звук. Он часто используется в качестве источника звука и пригоден для перкуссии, духовых или спецэффектов. Когда используется в качестве источника модуляции, он производит случайные, хаотичные эффекты.

Векторный синтез

Arturia в лице Prophet V удалось отлично воссоздать два известных инструмента от Sequential Circuits . Этот программный синтезатор удачно совмещает старый аналоговый звук Prophet-5 с динамическими цифровыми сигналами векторного синтезатора Prophet VS. На момент выпуска, VS стал краеугольным инструментом. Он позволял пользователям смешивать сигналы с четырех различных осцилляторов, с помощью джойстика. Это  позволило добиться очень интересных и необычных звуков, изменяемых во времени. Этот метод сильно отличается от метода выбора формы сигнала с последующей фильтрацией.

Векторные контроллеры весьма распространены, и обычно выглядят в виде дисплея X/Y, с возможностью назначить форму сигнала для каждого из четырех углов. Векторный синтез является весьма мощным и выразительным инструментом. В умелых руках он добавить немало экспрессии вашим выступлениям.

Источник: Computer Music Special 26

Продолжение: Работа с фильтрами.

Перейти к  содержанию: Синтез звука. Основы.