Терминът "субтрактивен синтез" може да изглежда като възвишено и теоретично понятие. Въпреки това, ако някога сте се занимавали с музикално продуциране с помощта на синтезатор, има вероятност вече да сте запознати с него.

Субтрактивният синтез отдавна е преобладаващият тип синтез, който води началото си от ерата на аналоговите синтезатори, но се запазва в безбройните цифрови хардуерни синтезатори и синтезатори VST. Усвояването на концепциите на субтрактивния синтез може да се окаже трудно, особено когато тепърва навлизате в света на синтезаторите, но не се страхувайте, тъй като всъщност той не е толкова плашещ, колкото изглежда.

В това ръководство ще направим подробна разбивка на субтрактивния синтез, за да можете да пишете, свирите и продуцирате със синтезатори по-уверено.

Какво представлява субтрактивният синтез?

Изкуството на субтрактивния синтез включва създаването на музикални звуци, като се започне с хармонично плътна форма на вълната и впоследствие се усъвършенства чрез филтри и други форми на обработка.

Под "хармонично плътни" форми на вълната имам предвид пищните хармонични форми на вълната, генерирани от елементарни форми като квадратни или пилови вълни. Макар че електронните осцилатори могат да произвеждат тези фундаментални вълни без усилие, те не успяват да завладеят слушателите сами по себе си.

Ако искате да създадете повече музикално очарование, трябва да манипулирате текстурите, разпределението на честотите и динамиката на тези форми на вълната.

За целта използваме субтрактивен синтез.

С какво субтрактивният синтез е уникален?

Съществуват и много други видове синтез - от адитивен синтез до синтез на вълни и FM синтез и други. Нека разгледаме няколко от най-популярните видове синтез и как те се различават от субтрактивния синтез.

През последните години вълновият синтез се превърна в ключов инструмент в света на музикалното производство. С възможността да генерира уникални звуци чрез морфинг на осцилаторни вълни, получени от аудио семпли, тази техника често се нарича синтез, базиран на семпли.

За разлика от субтрактивния синтез, който разчита на фундаментална форма на вълната, вълновият синтез използва колекция от вълнови рамки, които могат да се прелистват, което създава усещане за динамично движение.

За разлика от това, друг популярен тип синтез, синтезът с честотна модулация, известен също като FM синтез, включва модулиране на честотата на оригиналната форма на вълната, за да се генерира нов честотен спектър.

FM синтезът е известен с това, че създава звуци, които се характеризират като груби и метални. Ако се затруднявате да си представите звуков пример, помислете за растящите средни баси, които бяха разпространени в жанра bro step в началото на 2010-те години.

Сложностите на сигналния поток в субтрактивните синтезатори

Преди да започнете да настройвате копчетата като луд учен (което горещо препоръчвам да направите), нека се запознаем с всеки компонент в пътя на сигнала и как те допринасят за цялостния звук.

На първо място, вероятно знаете или поне сте чували, че осцилаторът е мозъкът зад операцията. Без осцилатор вашият субтрактивен синтезатор няма как да произведе богата форма на вълната, която да постави основата на вашия пач.

След това разполагате с някои от другите параметри, които правят осцилирания звук по-интересен, включително усилвателя, филтъра, LFO и генератора на облози. Тези модули са градивните елементи на един типичен субтрактивен синтезатор и всеки от тях има уникална роля.

Не се притеснявайте, ще разгледаме подробно всяка от тях. И за да направим нещата още по-забавни, сме съставили малка схема, която нагледно показва как всеки от тези модули работи последователно:

Като погледнете снимката по-горе, първото нещо, което ще забележите, е модулационната секция. Важно е да разберете, че модулаторите могат да бъдат или LFO, или генератори на обвивки, макар че ще разширим това малко по-късно.

Най-важното е да се отбележи, че по-голямата част от субтрактивните синтезатори следват тази схема Въпреки това любителите на историята на синтезаторите знаят, че това не винаги е било така.

Навремето синтезаторите OG бяха съставени от пачуърк от отделни модули, всеки от които беше свързан с кабели, които потребителят трябваше да включва ръчно.

Това, приятели, се нарича модулен синтез.

Този необуздан метод е популярен и днес сред феновете на Eurorack.

Чудесното при съвременните модулни синтезатори е, че те все още следват същата субтрактивна архитектура като своите предшественици.

Разбира се, най-голяма гъвкавост ще получите от свързването на отделните модули, въпреки че има много дизайнери на синтезатори, които са осъзнали, че повечето музиканти са склонни да бъдат създания на навика, които всеки път настройват потоците си от сигнали по един и същи начин.

Едно от последствията от този мисловен процес е създаването на един от първите синтезатори тип "всичко в едно" в индустрията - легендарният Minimoog. От този момент нататък, ако разгледате повечето от днешните субтрактивни синтезатори, ще установите, че те имат почти един и същ поток.

Разбира се, това е само върхът на айсберга! Нека се задълбочим малко повече във всеки елемент от сигналната верига, за да разберем по-добре какво правят всички те.

Различни елементи в синтеза

Осцилатори

Когато най-накрая сте готови да наберете някои сладки синтезаторни звуци, първото нещо, с което ще започнете, е осцилаторът! Както вече казахме, това е мозъкът на операцията.

И въпреки че това е само началото на потока от сигнали, настройките, които избирате за осцилатора, ще окажат значително влияние върху начина, по който звучи крайният ви пач.

Сега повечето синтезаторни осцилатори ви предлагат избор от различни форми на вълната, които можете да използвате като отправна точка. Те са като различните вкусове сладолед - имате класически и по-екзотични варианти.

Някои от най-стандартните форми на вълна, които можете да откриете в синтезатора, включват квадратна вълна, вълна на пила и триъгълна вълна.

Нека да започнем с тази, която започва с много хармонично съдържание - квадратната вълна. Пуснете квадратна вълна на синтезатор и дори в основата си тя звучи като жужене на пчела.

Освен ярката, бръмчаща тоналност, квадратните вълни имат и други интересни трикове в ръкавите си.

Например някои осцилатори с квадратна вълна имат възможност да променят формата на самия квадратен модел, който се нарича импулсна вълна. Чрез регулиране на широчинната модулация на импулса можете да получите всякакви диви и щури тонални резултати.

Стойностите на импулсните вълни могат да бъдат малко объркващи в момента, затова нека се върнем назад.

Вместо това сега ще обсъдим следващия в йерархията на хармоничните - вълната на трион, известна още като вълна на трион. Пилообразните вълни се характеризират с остри точки и внезапни промени, които им придават този характерен бръмчащ звук.

Но ето и най-интересното - тези резки точки и промени създават модел от хармонични честоти, които стават все по-тихи и по-тихи. Именно това придава на вълната на пила нейния пълен, богат звук, който е идеален за създаване на водещи синтезаторни мелодии.

Накрая имаме най-меката от хармоничните форми на вълната - триъгълната вълна.

Подобно на квадратните вълни, триъгълните вълни използват нечетните хармоници на началната честота. Основната разлика е, че силата на тези хармоници отслабва по-бързо, поради което триъгълните вълни звучат по-близо до синусоидалните вълни.

Разбира се, все още се усеща онова докосване на бръмчене, което го прави чудесен избор за определени клавиши, подложки или водещи звуци.

Макар че няма да ги намерите във всички синтезатори, някои субтрактивни синтезатори имат малки синусоидални осцилатори.

Представете си тихо и спокойно езеро в прекрасен ден с нежни вълни, които се разпространяват плавно във всички посоки. Това е синусоидална вълна, една от най-чистите и основополагащи форми на вълна в синтеза.

Тъй като синусоидалните вълни нямат резки промени във формата, те създават плавни и меки звуци, които са идеални за пресъздаване на топлите и дишащи тонове на дървени духови инструменти като органи и флейти. Синусоидалните вълни са също толкова добри за създаване на пищни, еволюиращи подложки, които изпълват звуковите пространства с успокояващи хармонии.

Ако обаче синтезаторът, който имате, не разполага със синусоидална вълна, винаги можете да филтрирате триъгълна вълна с помощта на нискочестотен филтър.

Сега останете с мен за момент, тъй като нещата ще станат малко по-заплетени. Това е така, защото много субтрактивни синтезатори използват множество осцилатори.

Чудесното при тази често двойна осцилаторна архитектура е, че възможностите са безкрайни. Можете да променяте честотата, формата и степента на детунинг на всеки осцилатор по свое усмотрение.

И тук започва истинското забавление, защото смесването на два осцилатора, които използват различни честоти и форми, е начинът, по който започвате да изграждате по-богати, по-пълни и по-сложни звуци във формата на субтрактивния синтез.

В самия край на секцията за осцилатори обикновено се намира секцията за миксер, която ви позволява да смесвате сигналите на осцилаторите с други източници на звук, намиращи се в синтезатора, като например източник на шум (който е чудесен за добавяне на атака към по-кратки звуци), външен аудиовход или субосцилатор, който свири на октава по-ниско от основния осцилатор.

Филтри

След това нека преминем към раздела за филтриране.

Представете си го като модно ренде за сирене за цялостния ви звук, в което прекарвате сигнала си през филтър с контролирано напрежение (VCF), за да отстраните неприятните честотни парчета.

Въпреки че в света на синтезаторите могат да се открият множество видове филтри, повечето синтезатори разчитат на два основни - високочестотен филтър (HPF) и нискочестотен филтър (LPF).

Нискочестотният филтър пропуска само ниските честоти, като изключва цялото високочестотно съдържание.

Това е начинът, по който хората създават нискочестотни басови звуци.

От друга страна, високочестотните филтри спират всички ниски и средни честоти, като позволяват на по-високите честоти да изпъкнат.

Когато завъртите копчето за прекъсване на звука на синтезатора, регулирате точката, в която филтърът започва да работи.

Струва си да се отбележи, че филтрите, които се намират в повечето синтезатори, не изрязват звука. Вместо това те използват плавни наклони, които постепенно намаляват силата на филтрираните честоти.

Измерваме тези наклони в децибели на октава (dB/oct). Колкото по-високо е числото dB, толкова по-стръмен е наклонът и толкова по-интензивен е филтърът. Например, на вашия синтезатор може да откриете филтърна граница -12 или -24 dB/oct, което е точно по средата по отношение на стръмността на наклона.

В допълнение към параметъра на прекъсване, друг съществен елемент на филтъра е параметърът на резонанса.

Обикновено в повечето филтри има копче за резонанс, известно още като копче "Q". Обратната връзка се създава чрез изпращане на звук в същия честотен диапазон като прекъсвача обратно към филтъра, което води до резонансен ефект.

Когато нивото на обратната връзка достигне изключително високи стойности, то може да предизвика самотрептене на филтъра, което от своя страна създава синусоидална вълна. Чрез увеличаване на резонанса звуците около честотата на прекъсване стават по-настоятелни, което предлага редица творчески приложения, като например традиционните wah-wah ефекти или синтезаторните "писъци".

Усилване

След осцилатора и филтъра усилвателят е следващият важен градивен елемент в субтрактивния синтезатор. Той служи за повишаване на аудиосигнала до амплитуда, която може ефективно да се свърже с друго оборудване, например аудиоинтерфейс или миксер.

Когато говорите за него извън контекста, усилвателят сам по себе си може да не изглежда като най-вълнуващата функция. Въпреки това, именно възможността да го регулирате и манипулирате го прави мощен инструмент за звуков дизайн.

Тук се намесват генераторите на пликове.

Генератори на пликове

В субтрактивния синтез генераторите на обвивки са важно средство за постигане на времеви промени в синтезаторния пач. Те са незаменими за тези, които искат да създават завладяващи звуци.

Макар че в един синтезатор може да има няколко генератора на обвивки, най-разпространената схема включва един генератор на обвивки, който влияе на филтъра, и друг, който контролира усилвателя.

Нека да започнем с генератора на обвивки на усилвателя, който е сравнително лесен за разбиране.

Въздействието на генератора на обложки върху усилвателя на синтезатора води до промяна на цялостната сила на звука въз основа на формата на обложката.

Всеки път, когато натиснете клавиш на синтезатора, генераторът на пликове стартира последователност, която включва четири различни етапа:

• Атака
• Разпад
• Устойчивост
• Издаване.

Често тези етапи се обозначават със съкращението ADSR.

Нека преминем през всеки от тези етапи, за да разберем отблизо как те влияят на звука ви.

Атака

Параметърът атака определя началната фаза на силата на звука на синтезатора, като определя дали той ще има по-постепенно затихване или рязко и внезапно начало.

Времето за атака обикновено се измерва в милисекунди и регулира колко бързо звукът достига максималната си интензивност.

За остри и ударни звуци минималното време за атака е идеално, докато за ефирни подложки и звукови пейзажи по-подходящи са по-дългите настройки за атака.

Разпад

Параметърът за затихване определя времето, за което звукът се стабилизира на своето устойчиво ниво до отпускането на клавиша. Подобно на атаката, времето за затихване също често се измерва в милисекунди.

Когато времето на затихване е настроено на минимум, звукът, който получавате, е по-рязко намаляване на силата на звука от максималното му ниво. Това е често срещана техника за генериране на високодинамични звуци, като например снайпери или дрънкалки, при които е необходимо бързо намаляване на силата на звука за постигане на желания ефект.

Устойчивост

Параметърът sustain определя общото ниво, на което звукът се възпроизвежда след приключване на фазите на атака и затихване. Този параметър се измерва в децибели (dB).

По-ниските стойности на продължителността внасят по-значителен контраст между първоначалната атака на звука и неговото продължително "тяло", което води до по-изразена артикулация.

Освобождаване

Параметърът за освобождаване определя колко време е необходимо на звука да се понижи от поддържаното ниво до тишина, след като клавишът е бил освободен.

По-дългото време за освобождаване на нотите води до появата на атмосферичен хвост, докато по-краткото време за освобождаване на нотите води до по-рязко намаляване на силата на звука веднага след освобождаването на клавишите.

Филтърни пликове

В допълнение към усилвателите, пликовете могат да променят всеки друг параметър, подобно на нискочестотните осцилатори (LFO). Филтрите често разполагат с пликове, които контролират модулацията на честотата на прекъсване с течение на времето.

Въпреки че параметрите на ADSR функционират по подобен начин в този контекст, тяхното въздействие върху звука е различно. Експериментирайки с контролите на обвивката на вашия филтър, можете да изследвате как промяната на настройките влияе върху характера на синтезаторния звук.

LFOs

Последният критичен компонент на потока от сигнали за субтрактивен синтез е нискочестотният осцилатор (LFO). Макар да прилича на традиционния осцилатор, нискочестотният осцилатор има уникална характеристика.

Подобно на осцилаторите в основните генератори на сигнали, LFO имат форма на вълната. Те обаче работят на много по-ниски честоти, до такава степен, че изходът им не би могъл да създаде разпознаваем музикален тон, ако го слушате директно.

Вместо да генерират звуков сигнал, LFO създават циклична модулация в звука на синтезатора, като създават повтарящи се модели.

Представете си го като допълнителна ръка, която върти копчето на синтезатора напред-назад с постоянна скорост всеки път.

В синтезатора ви има много параметри, които могат да се модулират с LFO. За да ви дадем представа за възможностите, ето някои популярни опции за маршрутизиране, за които е известно, че водят до интересни ефекти:

Изследване на творческите възможности на субтрактивния синтез

Въпреки броя на включените компоненти, създаването на звуци със субтрактивен синтез може да бъде приятен и инстинктивен процес.

Нека да обобщим основните стъпки за създаване на субтрактивен синтезатор:

Първо, изберете осцилатора за генериране на първоначалния звук, след което регулирайте честотния баланс с филтъра.

Второ, модулирайте звука с LFO, за да добавите движение.

Накрая оформете обвивката на звука с помощта на ADSR.

Това е същността му! След като се запознаете с този работен процес, създаването на невероятни синтезаторни звуци ще бъде лесно.

Сега, когато вече сте наясно с основите на субтрактивния синтез, се върнете в DAW и започнете да проектирате някои персонализирани пачове!