Pojem "subtraktivní syntéza" se může jevit jako vznešený a teoretický pojem. Nicméně pokud jste se někdy zabývali hudební produkcí pomocí syntezátoru, je pravděpodobné, že jste s ním již obeznámeni.

Subtraktivní syntéza dlouho vládla jako převládající typ syntézy, který pochází z éry analogových syntezátorů, ale přetrvává v nesčetných digitálních hardwarových syntezátorech a syntezátorech VST. Pochopení pojmů subtraktivní syntézy se může zdát skličující, zejména pokud se ve světě syntezátorů teprve rozkoukáváte, ale nebojte se, protože ve skutečnosti není tak zastrašující, jak by se mohlo zdát.

V tomto průvodci vám poskytneme komplexní výklad subtraktivní syntézy, abyste mohli s větší jistotou psát, hrát a produkovat pomocí syntezátorů.

Co je to subtraktivní syntéza?

Umění subtraktivní syntézy spočívá v tvorbě hudebních zvuků, které začínají harmonicky hustým průběhem a následně se zjemňují pomocí filtrů a dalších forem zpracování.

"Harmonicky hustými" průběhy mám na mysli bujné harmonické průběhy generované elementárními tvary, jako jsou čtvercové nebo pilové vlny. Elektronické oscilátory sice dokáží tyto základní vlny bez námahy produkovat, ale samy o sobě posluchače nedokážou zaujmout.

Pokud chcete vytvořit větší hudební půvab, musíte manipulovat s texturou, rozložením frekvencí a dynamikou těchto průběhů.

K tomu používáme subtraktivní syntézu.

V čem je subtraktivní syntéza jedinečná?

Existuje mnoho dalších typů syntézy, od aditivní syntézy přes vlnkovou syntézu až po FM syntézu a další. Podívejme se na několik nejoblíbenějších typů syntézy a na to, jak se liší od subtraktivní syntézy.

V posledních letech se wavetable syntéza stala klíčovým nástrojem ve světě hudební produkce. Díky schopnosti generovat jedinečné zvuky morfováním oscilátorových vln pocházejících ze zvukových vzorků se tato technika často označuje jako syntéza založená na samplech.

Na rozdíl od subtraktivní syntézy, která se opírá o základní tvar vlny, využívá vlnková syntéza kolekci vlnkových rámců, kterými lze procházet, a dává tak pocit dynamického pohybu.

Naproti tomu další populární typ syntézy, syntéza frekvenční modulací, známá také jako FM syntéza, zahrnuje modulaci frekvence původního tvaru vlny za účelem vytvoření nového frekvenčního spektra.

Syntéza FM je známá tím, že vytváří zvuky, které jsou charakterizovány jako hrubé a kovové. Pokud se vám nedaří vykouzlit zvukový příklad, vzpomeňte si na growly mid-basses, které převládaly v žánru bro step na začátku roku 2010.

Složitost toku signálu v subtraktivních syntezátorech

Než začnete ladit knoflíky jako šílený vědec (což vám stejně vřele doporučuji), seznamte se s jednotlivými komponenty v signálové cestě a s tím, jak se podílejí na celkovém zvuku.

Nejdříve k věci, pravděpodobně víte nebo jste alespoň slyšeli, že oscilátor je mozkem operace. Bez oscilátoru by váš subtraktivní syntezátor neměl jak vytvořit bohatý průběh, který by byl základem vašeho patche.

Dále máte k dispozici některé další parametry, které oscilační zvuk dělají zajímavějším, včetně zesilovače, filtru, LFO a generátoru obálky. Tyto moduly jsou stavebními kameny typického subtraktivního syntezátoru a každý z nich má svou jedinečnou úlohu.

Nebojte se, každou z nich si podrobně projdeme. A aby to bylo ještě zábavnější, připravili jsme malý diagram, který názorně ukazuje, jak jednotlivé moduly fungují postupně:

Při pohledu na fotografii výše si jako první všimnete modulátorové části. Je důležité si uvědomit, že modulátory mohou být buď LFO, nebo generátory obálky, i když to si ještě trochu rozvedeme.

Nejdůležitější je, že většina subtraktivních syntezátorů se řídí tímto uspořádáním.Znalci historie syntezátorů však vědí, že tomu tak nebylo vždy.

Kdysi se OG syntezátory skládaly z patchworku samostatných modulů, z nichž každý byl propojen kabely, které musel uživatel ručně zapojit.

To je, přátelé, to, čemu říkáme modulární syntéza.

Tato divoká a divoká metoda je dodnes mezi fanoušky Euroracku oblíbená.

Na moderních modulárních syntezátorech je skvělé to, že stále dodržují stejnou subtraktivní architekturu jako jejich předchůdci.

Jistě, největší flexibilitu získáte patchováním jednotlivých modulů, ačkoli si mnoho konstruktérů syntezátorů uvědomilo, že většina hudebníků má tendenci být zvykem a nastavovat své signálové toky pokaždé stejně.

Jedním z důsledků tohoto myšlenkového procesu byl vznik jednoho z prvních syntezátorů typu "vše v jednom", legendárního Minimoogu. Kdybyste se od tohoto okamžiku podívali na většinu dnešních subtraktivních syntezátorů, zjistili byste, že mají v podstatě stejný průběh.

To je ovšem jen špička ledovce! Pojďme se podívat trochu hlouběji do jednotlivých prvků signálového řetězce, abychom lépe pochopili, co všechny dělají.

Různé prvky syntézy

Oscilátory

Když jste konečně připraveni vytočit nějaké sladké syntezátorové zvuky, první, s čím začnete, je oscilátor! Jak jsme již řekli, je to mozek celé operace.

A přestože je to jen začátek toku signálu, nastavení, které zvolíte pro oscilátor, bude mít významný vliv na to, jak bude váš výsledný patch znít.

Většina syntezátorových oscilátorů vám nyní nabízí výběr různých průběhů, které můžete použít jako odrazový můstek. Ty jsou jako různé příchutě zmrzliny - máte klasiku i exotičtější volby.

Mezi nejběžnější průběhy, které můžete na syntezátoru očekávat, patří čtvercová vlna, pilovitá vlna a trojúhelníková vlna.

Začněme tou, která vás nastartuje spoustou harmonického obsahu - čtvercovou vlnou. Přehrajte si čtvercovou vlnu na syntezátoru a už v základu bude znít jako bzučení včely.

Kromě jasného, bzučivého tónu mají čtvercové vlny v rukávu ještě několik dalších zajímavých triků.

Například některé oscilátory se čtvercovou vlnou mají možnost měnit tvar samotného čtvercového vzoru, který se pak nazývá pulzní vlna. Úpravou modulace šířky pulzu lze dosáhnout nejrůznějších divokých a bláznivých tónových výsledků.

Hodnoty pulzních vln mohou být v tuto chvíli poněkud matoucí, proto se vraťme zpět.

Místo toho se nyní budeme zabývat dalším stupněm v harmonické hierarchii - pilovou vlnou, jinak známou jako pilovitá vlna. Pilové vlny se vyznačují ostrými body a náhlými změnami, které jim dodávají onen výrazný bzučivý zvuk.

Ale tady je ta opravdu skvělá část - tyto ostré body a změny vytvářejí vzorec harmonických frekvencí, které jsou čím dál tišší. Díky tomu má pilovitá vlna plný, bohatý zvuk, který je ideální pro vytváření hlavních syntezátorových melodií.

Nakonec tu máme nejjemnější z harmonických průběhů - trojúhelníkovou vlnu.

Stejně jako čtvercové vlny využívají i trojúhelníkové vlny liché harmonické výchozí frekvence. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že hlasitost těchto harmonických rychleji slábne, a proto se trojúhelníkové vlny zvukově blíží sinusoidě.

Samozřejmě, že stále máte k dispozici nádech bzučení, který z něj dělá skvělou volbu pro určité klávesové, padové nebo leadové zvuky.

Ačkoli je nenajdete ve všech syntezátorech, některé subtraktivní syntezátory mají malé záludné sinusové oscilátory.

Představte si klidné a tiché jezero za krásného dne, jehož jemné vlnky se plynule rozlévají do všech stran. To je sinusoida, jeden z nejčistších a nejzákladnějších tvarů vlnění v syntéze.

Protože sinusové vlny nemají žádné ostré změny tvaru, vytvářejí hladké a měkké zvuky, které jsou ideální pro reprodukci teplých a dechových tónů dřevěných dechových nástrojů, jako jsou varhany a flétny. Sinusové vlny jsou stejně skvělé pro vytváření svěžích, rozvíjejících se padů, které vyplňují zvukové prostory uklidňujícími harmoniemi.

Pokud však váš syntezátor nemá sinusovou vlnu, můžete vždy filtrovat trojúhelníkovou vlnu pomocí filtru dolní propusti.

Teď se mnou na chvíli zůstaňte, protože věci se teď trochu zamotají. Je to proto, že mnoho subtraktivních syntezátorů rock více oscilátory.

Na této často duální oscilátorové architektuře je úžasné, že možnosti jsou neomezené. Frekvenci, tvar a velikost rozladění každého oscilátoru si můžete upravit podle libosti.

A tady začíná ta pravá zábava, protože mícháním dvou oscilátorů, které používají různé frekvence a tvary, začínáte vytvářet bohatší, plnější a komplexnější zvuky ve formátu subtraktivní syntézy.

Na samém konci sekce oscilátorů se obvykle nachází sekce mixéru, která vám umožňuje míchat signály oscilátorů s dalšími zdroji zvuku, které se nacházejí ve vašem syntezátoru, jako je zdroj šumu (který je skvělý pro přidání ataku ke kratším zvukům), externí zvukový vstup nebo suboscilátor, který hraje o oktávu níže než hlavní oscilátor.

Filtry

Dále přejděme k části filtru.

Představte si ho jako efektní struhadlo na sýr pro váš celkový zvuk, ve kterém signál prochází napěťově řízeným filtrem (VCF), abyste odstranili všechny nepříjemné frekvenční kousky.

Ačkoli ve světě syntezátorů lze očekávat mnoho typů filtrů, většina syntezátorů se spoléhá na dva klíčové - hornopropustný filtr (HPF) a dolnopropustný filtr (LPF).

Váš dolnopropustný filtr propouští pouze nízké frekvence, protože odřezává veškerý vysokofrekvenční obsah.

Tímto způsobem lidé vytvářejí nízkofrekvenční basové zvuky.

Na druhou stranu vysokofrekvenční filtry dávají vale všem nízkým a středním frekvencím a umožňují vyniknout vyšším frekvencím.

Když otáčíte knoflíkem cutoff na syntezátoru, nastavujete bod, ve kterém se filtr spustí.

Stojí za zmínku, že filtry, které najdete na většině syntezátorů, neřeší zvuk jen natvrdo. Místo toho využívají mírné sklony, které postupně snižují hlasitost filtrovaných frekvencí.

Tyto sklony měříme v decibelech na oktávu (dB/okt). Čím vyšší je číslo dB, tím strmější je sklon a tím intenzivnější je filtr. Například na svém syntezátoru můžete najít mezní hodnotu filtru -12 nebo -24 dB/oct, což je z hlediska strmosti sklonu přesně uprostřed.

Kromě mezního parametru je dalším podstatným prvkem filtru rezonanční parametr.

Většina filtrů má obvykle knoflík rezonance, jinak známý jako knoflík "Q". Zpětná vazba vzniká tak, že se zvuk ve stejném frekvenčním rozsahu jako mezní hodnota vrací zpět do filtru, čímž vzniká rezonanční efekt.

Pokud úroveň zpětné vazby dosáhne extrémně vysokých hodnot, může vyvolat samokmitání filtru, které následně vytváří sinusový průběh. Zvyšováním rezonance se zvuky v okolí mezní frekvence stávají přítomnějšími, což nabízí řadu kreativních aplikací, jako jsou tradiční wah-wah efekty nebo syntezátorové "pískání".

Zesílení

Po oscilátoru a filtru je dalším klíčovým stavebním prvkem subtraktivního syntezátoru zesilovač. Slouží k tomu, aby zvýšil amplitudu zvukového signálu na hodnotu, kterou lze efektivně propojit s dalším zařízením, jako je zvukové rozhraní nebo mixér.

Když o něm mluvíte mimo kontext, nemusí se zesilovač sám o sobě zdát jako nejzajímavější funkce. Avšak právě možnost regulace a manipulace s ním z něj činí silný nástroj zvukového designu.

Zde přicházejí ke slovu generátory obálek.

Generátory obálek

V subtraktivní syntéze jsou generátory obálky důležitým prostředkem k dosažení časových změn v syntezátorové patchi. Jsou nepostradatelné pro ty, kteří chtějí vytvářet podmanivé zvuky.

I když může být v syntezátoru více generátorů obálky, nejčastější uspořádání zahrnuje jeden generátor obálky ovlivňující filtr a druhý ovládající zesilovač.

Začněme generátorem obálky zesilovače, který je poměrně snadno pochopitelný.

Vlivem generátoru obálky na zesilovač syntezátoru se celková hlasitost zvuku mění na základě tvaru obálky.

Kdykoli na syntezátoru stisknete klávesu, generátor obálky spustí sekvenci, která zahrnuje čtyři různé fáze:

• Útok
• Rozpad
• Udržovat
• Vydání.

Tyto fáze se často označují zkratkou ADSR.

Projděme si jednotlivé fáze a podívejme se, jak ovlivňují váš zvuk.

Útok

Parametr attack určuje počáteční fázi hlasitosti syntezátoru a určuje, zda má hlasitost pozvolnější náběh, nebo prudký a náhlý nástup.

Doba nástupu se běžně měří v milisekundách a určuje, jak rychle zvuk dosáhne maximální intenzity.

Pro ostré a perkusivní zvuky je ideální minimální doba ataku, zatímco pro éterické pady a zvukové krajiny je vhodnější nastavení delšího ataku.

Rozpad

Parametr decay určuje dobu, za kterou se zvuk ustálí na trvalé úrovni až do uvolnění klávesy. Podobně jako attack se i doba decay často měří v milisekundách.

Když je doba doznívání nastavena na minimum, zvuk se z maximální úrovně hlasitosti sníží náhleji. Jedná se o běžnou techniku pro generování vysoce dynamických zvuků, jako jsou snapy nebo plucks, kde je pro dosažení požadovaného efektu nutný rychlý pokles hlasitosti.

Udržovat

Parametr sustain určuje obecnou úroveň, při které se zvuk přehrává po dokončení fází attack a decay. Tento parametr se měří v decibelech (dB).

Nižší hodnoty sustainu přinášejí výraznější kontrast mezi počátečním nástupem zvuku a jeho trvalým "tělem", což vede k výraznější artikulaci.

Vydání

Parametr Release určuje, za jak dlouho se zvuk po uvolnění klávesy sníží z trvalé úrovně na ticho.

Delší doby uvolnění přinášejí do tónů atmosférický dozvuk, zatímco kratší doby uvolnění způsobují prudší pokles hlasitosti ihned po uvolnění kláves.

Obálky filtrů

Kromě zesilovačů mohou obálky modifikovat jakýkoli jiný parametr, podobně jako nízkofrekvenční oscilátory (LFO). Filtry jsou často vybaveny obálkami, které řídí modulaci mezní frekvence v čase.

Ačkoli parametry ADSR fungují v tomto kontextu podobně, jejich vliv na zvuk je odlišný. Experimentováním s ovladači obálky na filtru můžete zkoumat, jak různé nastavení ovlivňuje charakter zvuku syntezátoru.

LFO

Poslední kritickou složkou toku signálu subtraktivní syntézy je nízkofrekvenční oscilátor (LFO). Nízkofrekvenční oscilátor je sice podobný tradičnímu oscilátoru, ale má jedinečnou vlastnost.

Stejně jako oscilátory v primárních generátorech signálu mají i LFO tvar vlny. Pracují však na mnohem nižších frekvencích, a to do té míry, že jejich výstup by při přímém poslechu nevytvořil rozpoznatelný hudební tón.

Spíše než generování slyšitelného tónu vytvářejí LFO cyklickou modulaci zvuku syntezátoru a vytvářejí opakující se vzory.

Představte si to, jako byste měli další ruku, která pokaždé otáčí knoflíkem na syntezátoru tam a zpět stejnou rychlostí.

V syntezátoru je mnoho parametrů, které lze modulovat pomocí LFO. Pro představu o možnostech uvádíme několik populárních možností směrování, o kterých je známo, že přinášejí zajímavé efekty:

Zkoumání tvůrčích možností subtraktivní syntézy

Navzdory množství zapojených komponent může být vytváření zvuků pomocí subtraktivní syntézy příjemným a instinktivním procesem.

Zopakujme si základní kroky při vytváření subtraktivního syntezátorového zvuku:

Nejprve vyberte oscilátor, který bude generovat počáteční zvuk, a poté upravte frekvenční vyvážení pomocí filtru.

Za druhé, modulujte zvuk pomocí LFO, abyste mu dodali pohyb.

Nakonec vytvarujte obálku zvuku pomocí funkce ADSR.

To je podstata věci! Jakmile se s tímto pracovním postupem seznámíte, bude pro vás vytváření úžasných syntezátorových zvuků hračkou.

Nyní, když už dobře znáte základy subtraktivní syntézy, naskočte zpět do svého DAW a začněte navrhovat vlastní patche!