De term "subtractieve synthese" lijkt misschien een verheven en theoretisch begrip. Maar als je ooit muziek hebt gemaakt met een synthesizer, is de kans groot dat je er al bekend mee bent.

Subtractieve synthese heeft lang geheerst als het heersende type synthese, stammend uit het tijdperk van de analoge synths maar blijvend in talloze digitale hardwaresynths en VST's voor synths. Het begrijpen van de concepten van subtractieve synthese kan ontmoedigend zijn, vooral als je net je voeten nat maakt in de wereld van synths, maar vrees niet, want het is eigenlijk niet zo intimiderend als het misschien lijkt.

In deze gids geven we een uitgebreid overzicht van subtractieve synthese, zodat je met meer vertrouwen kunt schrijven, spelen en produceren met synths.

Wat is subtractieve synthese?

De kunst van subtractieve synthese houdt in dat je muzikale klanken maakt door te beginnen met een harmonisch dichte golfvorm en deze vervolgens te verfijnen via filters en andere vormen van bewerking.

Met "harmonisch dichte" golfvormen bedoel ik de weelderige harmonische golfvormen die worden gegenereerd door elementaire vormen zoals vierkante of zaaggolven. Hoewel elektronische oscillatoren deze fundamentele golven moeiteloos kunnen produceren, kunnen ze luisteraars op zichzelf niet boeien.

Als je meer muzikale allure wilt creëren, moet je de texturen, frequentieverdeling en dynamiek van deze golfvormen manipuleren.

Hiervoor gebruiken we subtractieve synthese.

Hoe is Subtractieve Synthese uniek?

Er bestaan vele andere soorten synthese, van additieve synthese tot wavetable synthese tot FM-synthese en nog veel meer. Laten we eens kijken naar een paar van de populairste soorten synthese en hoe ze verschillen van subtractieve synthese.

In de afgelopen jaren is wavetable synthese naar voren gekomen als een cruciaal hulpmiddel in de muziekproductiewereld. Met de mogelijkheid om unieke geluiden te genereren door oscillatorgolven te morphen die afkomstig zijn van audiosamples, wordt deze techniek vaak samplegebaseerde synthese genoemd.

In tegenstelling tot subtractieve synthese, die vertrouwt op een fundamentele golfvorm, maakt wavetable synthese gebruik van een verzameling wavetable frames die kunnen worden doorlopen, waardoor je een gevoel van dynamische beweging krijgt.

Een andere populaire vorm van synthese, frequentiemodulatiesynthese, ook bekend als FM-synthese, houdt in dat de frequentie van de oorspronkelijke golfvorm wordt gemoduleerd om een nieuw frequentiespectrum te genereren.

FM-synthese staat erom bekend geluiden te produceren die worden gekenmerkt als bruut en metalig. Als je moeite hebt om een auditief voorbeeld op te roepen, denk dan eens aan de grommende mid-bassen die begin 2010 veel te horen waren in het bro step-genre.

De complexiteit van signaalstroom in subtractieve synthesizers

Laten we, voordat je als een gekke wetenschapper aan knoppen gaat draaien (wat ik overigens ten zeerste aanraad), eerst kennismaken met elke component in het signaalpad en hoe deze bijdraagt aan het totale geluid.

Om te beginnen weet je waarschijnlijk wel, of heb je in ieder geval gehoord, dat de oscillator het brein is achter de werking. Zonder een oscillator zou je subtractieve synth geen manier hebben om een rijke golfvorm te produceren als basis voor je patch.

Dan heb je nog een aantal andere parameters die het oscillerende geluid interessanter maken, waaronder de versterker, het filter, de LFO en de envelopgenerator. Deze modules zijn de bouwstenen van een typische subtractieve synth, en elke module speelt een unieke rol.

Geen zorgen, we zullen ze allemaal in detail bespreken. En om het nog leuker te maken, hebben we een klein schema gemaakt dat visueel laat zien hoe elk van deze modules na elkaar werkt:

Als je naar de bovenstaande foto kijkt, is het eerste wat je opvalt de modulatorsectie. Het is belangrijk om te weten dat modulatoren LFO's of envelopgeneratoren kunnen zijn, maar daar zullen we later nog op terugkomen.

Het belangrijkste om op te merken is dat de meerderheid van de subtractieve synths deze indeling volgt.

Vroeger bestonden de OG-synths uit patchworks van afzonderlijke modules die elk verbonden waren met kabels die de gebruiker handmatig moest aansluiten.

Dat, mijn vrienden, is wat we modulaire synthese noemen.

Deze wilde en wollige methode is vandaag de dag nog steeds populair onder Eurorack-fans.

Het mooie van moderne modulaire synths is dat ze nog steeds dezelfde subtractieve architectuur volgen als hun voorgangers.

Natuurlijk krijg je de meeste flexibiliteit door individuele modules te patchen, maar er waren veel synthontwerpers die zich realiseerden dat de meeste muzikanten gewoontedieren zijn en hun signaalstromen telkens op dezelfde manier instellen.

Een van de gevolgen van dit denkproces was het ontstaan van een van de eerste alles-in-één synths in de industrie, de legendarische Minimoog. Als je vanaf dat moment naar de meeste subtractieve synths van vandaag zou kijken, zou je zien dat ze vrijwel dezelfde stroming hebben.

Dit is natuurlijk nog maar het topje van de ijsberg! Laten we wat dieper ingaan op elk element van de signaalketen om beter te begrijpen wat ze allemaal doen.

De verschillende elementen in synthese

Oscillatoren

Als je eindelijk klaar bent om wat mooie synthesizerklanken in te stellen, is het eerste waar je mee begint de oscillator! Zoals we al eerder zeiden, is dit het brein van de operatie.

En ook al is het slechts het begin van de signaalstroom, de instellingen die je kiest voor je oscillator zullen een aanzienlijke invloed hebben op de manier waarop je uiteindelijke patch klinkt.

De meeste synthesizeroscillatoren die er zijn, bieden je een keuze aan verschillende golfvormen die je kunt gebruiken als startpunt. Deze zijn als de verschillende smaken ijs - je hebt je klassiekers en meer exotische keuzes.

Enkele van de meest standaard golfvormen die je op een synthesizer kunt verwachten zijn de blokgolf, de zaagtandgolf en de driehoekgolf.

Laten we beginnen met degene die begint met een ton aan harmonische inhoud - de blokgolf. Speel een blokgolf af op een synthesizer en zelfs op de basis klinkt het als een zoemende bij.

Naast hun heldere, zoemende toon hebben vierkante golven nog een aantal andere interessante trucs in hun mouw.

Sommige oscillatoren met vierkante golven hebben bijvoorbeeld de mogelijkheid om de vorm van het vierkante patroon zelf te veranderen, wat dan een pulsgolf wordt genoemd. Door de pulsbreedtemodulatie aan te passen, kun je allerlei wilde en gekke toonresultaten krijgen.

De waarden van pulsgolven kunnen op dit moment een beetje verwarrend zijn, dus laten we even teruggaan.

In plaats daarvan bespreken we nu de volgende harmonische hiërarchie - de zaaggolf, ook wel bekend als de zaagtandgolf. Zaagtandgolven worden gekenmerkt door scherpe punten en plotselinge veranderingen, waardoor ze dat aparte zoemende geluid maken.

Maar hier komt het echt coole gedeelte - die scherpe punten en veranderingen creëren een patroon van harmonische frequenties die steeds stiller worden. Dit geeft de zaagtandgolf zijn volle, rijke geluid dat perfect is voor het maken van leadsynthmelodieën.

Tot slot hebben we de zachtste van de harmonische golfvormen - de driehoeksgolf.

Net als vierkante golven maken driehoeksgolven gebruik van de oneven harmonischen van de beginfrequentie. Het belangrijkste verschil is dat het volume van deze harmonischen sneller afneemt, waardoor driehoeksgolven dichter bij een sinusgolf klinken.

Natuurlijk krijg je nog steeds dat vleugje gezoem dat het een geweldige keuze maakt voor bepaalde toets-, pad- of leadklanken.

Hoewel je ze niet in alle synthesizers vindt, hebben sommige subtractieve synthesizers stiekem kleine sinusoscillatoren.

Stel je een kalm en vredig meer voor op een mooie dag, met zachte rimpelingen die zich soepel in alle richtingen verspreiden. Dat is een sinusgolf, een van de zuiverste en meest fundamentele golfvormen in synthese.

Omdat sinusgolven geen scherpe vormveranderingen hebben, creëren ze vloeiende en zachte geluiden die perfect zijn voor het nabootsen van de warme en ademende tonen van houtblaasinstrumenten zoals orgels en fluiten. Sinusgolven zijn ook geweldig voor het creëren van weelderige, evoluerende pads die sonische ruimtes opvullen met rustgevende harmonieën.

Als de synth die je hebt echter geen sinusgolf heeft, kun je altijd een driehoeksgolf filteren met een laagdoorlaatfilter.

Nu moet je even bij me blijven, want de dingen worden nu een beetje ingewikkelder. Dit komt omdat veel subtractieve synths meerdere oscillatoren hebben.

Het mooie van deze vaak dubbele oscillatorarchitectuur is dat de mogelijkheden eindeloos zijn. Je kunt de frequentie, vorm en detuning van elke oscillator naar hartenlust tweaken.

En hier begint het echte plezier, want het mengen van twee oscillatoren die verschillende frequenties en vormen gebruiken is hoe je rijkere, vollere en complexere geluiden begint te bouwen in het subtractieve syntheseformaat.

Helemaal aan het einde van de oscillatorsectie vind je meestal een mixersectie, waarmee je je oscillatorsignalen kunt mengen met andere geluidsbronnen in je synthesizer, zoals een ruisbron (geweldig om attack toe te voegen aan kortere geluiden), een externe audio-invoer of een sub-oscillator die een octaaf lager speelt dan je hoofdoscillator.

Filters

Vervolgens gaan we naar het filtergedeelte.

Zie het als een kaasrasp voor je totale geluid, waarbij je je signaal door een Voltage Controlled Filter (VCF) laat lopen om onaangename frequentiebrokken weg te raspen.

Hoewel er talloze soorten filters zijn die je kunt verwachten in de wereld van synthesizers, vertrouwen de meeste synths op twee belangrijke filters - een hoogdoorlaatfilter (HPF) en een laagdoorlaatfilter (LPF).

Je laagdoorlaatfilter laat alleen lage frequenties door door alle hoge frequenties weg te snijden.

Dit is de manier waarop mensen lage basgeluiden creëren.

Aan de andere kant geven hoogdoorlaatfilters alle lage en middenfrequenties de volle laag, zodat de hogere frequenties kunnen doorschijnen.

Als je aan de cutoff-knop van je synthesizer draait, pas je het punt aan waarop het filter begint te werken.

Het is de moeite waard om op te merken dat de filters op de meeste synths het geluid niet simpelweg hard afkappen. In plaats daarvan maken ze gebruik van lichte hellingen die het volume van de gefilterde frequenties geleidelijk verlagen.

We meten deze hellingen in decibel per octaaf (dB/oct). Hoe hoger het dB-getal, hoe steiler de helling en hoe intenser het filter. Je vindt bijvoorbeeld een -12 of -24dB/oct filter cutoff op je synthesizer, wat precies in het midden ligt qua steilheid van de helling.

Naast de afsnijparameter is een ander essentieel element van een filter de resonantieparameter.

Meestal hebben de meeste filters een resonantieknop, ook wel 'Q'-knop genoemd. Feedback wordt gecreëerd door audio binnen hetzelfde frequentiebereik als de cutoff terug te sturen naar het filter, wat resulteert in een resonantie-effect.

Als het feedbackniveau extreem hoog wordt, kan het zelfoscillatie van het filter veroorzaken, wat op zijn beurt een sinusgolf produceert. Door de resonantie te verhogen, worden de geluiden rond de kantelfrequentie meer aanwezig, wat een reeks creatieve toepassingen biedt zoals traditionele wah-wah effecten of synth "squeals".

Versterking

Na de oscillator en het filter is de versterker de volgende cruciale bouwsteen in een subtractieve synthesizer. Hij dient om het audiosignaal op te waarderen tot een amplitude die effectief kan worden gekoppeld aan andere apparatuur, zoals een audio-interface of mixer.

Als je er buiten de context over praat, lijkt de versterker op zichzelf misschien niet de meest opwindende functie. Het is echter de mogelijkheid om hem te regelen en te manipuleren die hem tot een krachtig geluidsontwerpprogramma maakt.

Dit is waar de envelopgeneratoren om de hoek komen kijken.

Envelopgeneratoren

In subtractieve synthese zijn envelopgeneratoren een essentieel middel om tijdgebaseerde wijzigingen in je synthpatch aan te brengen. Ze zijn onmisbaar voor wie boeiende geluiden wil creëren.

Hoewel er meerdere envelopgeneratoren in een synth kunnen zitten, is de meest voorkomende opstelling dat één envelopgenerator het filter beïnvloedt en een andere de versterker.

Laten we beginnen met de envelopgenerator van de versterker, die relatief eenvoudig te begrijpen is.

De invloed van de envelopgenerator op de versterker van de synthesizer resulteert in een transformatie van het totale volume van het geluid op basis van de vorm van de envelop.

Telkens wanneer je een toets indrukt op je synthesizer, start de envelopgenerator een sequentie die vier verschillende stadia omvat:

• Aanval
• Verval
• Ondersteun
• Laat los.

Je ziet deze stappen vaak afgekort als ADSR.

Laten we elk van deze fases doorlopen om te zien hoe ze je geluid beïnvloeden.

Aanval

De attack-parameter dicteert de initiële fase van het volume van je synth, en bepaalt of deze een meer geleidelijke fade-in heeft of een pittige, plotselinge aanzet.

Aanvaltijd wordt meestal gemeten in milliseconden en regelt hoe snel een geluid zijn maximale intensiteit bereikt.

Voor scherpe en percussieve geluiden is de minimale attacktijd ideaal, terwijl voor etherische pads en soundscapes langere attackinstellingen geschikter zijn.

Verval

De parameter decay bepaalt de tijd die je geluid nodig heeft om zich te stabiliseren op het aanhoudende niveau totdat de toets wordt losgelaten. Net als de attack wordt ook de decaytijd vaak gemeten in milliseconden.

Als de decaytijd op een minimum is ingesteld, krijg je een meer abrupte volumeverlaging vanaf het piekniveau. Dit is een veelgebruikte techniek voor het genereren van zeer dynamische geluiden, zoals snares of plucks, waarbij een snelle volumeverlaging nodig is voor het gewenste effect.

Ondersteun

De sustain parameter bepaalt het algemene niveau waarop het geluid speelt nadat de attack en decay fases zijn voltooid. Deze parameter wordt gemeten in decibel (dB).

Lagere sustainwaarden zorgen voor een groter contrast tussen de initiële attack van het geluid en de aangehouden "body", wat resulteert in een meer uitgesproken articulatie.

Vrijgave

De releaseparameter bepaalt hoe lang het duurt voordat het geluid van het aanhoudende niveau afneemt tot stilte zodra de toets wordt losgelaten.

Langere releasetijden introduceren een slepende, atmosferische staart aan de noten, terwijl kortere releasetijden een meer abrupte volumedaling produceren onmiddellijk na het loslaten van de toetsen.

Filter Enveloppen

Naast versterkers kunnen enveloppen elke andere parameter wijzigen, vergelijkbaar met laagfrequente oscillatoren (LFO's). Filters hebben vaak enveloppen die de modulatie van de afsnijfrequentie in de tijd regelen.

Hoewel de ADSR-parameters in deze context op dezelfde manier werken, is hun invloed op het geluid verschillend. Door te experimenteren met de enveloperegelaars op je filter kun je onderzoeken hoe het variëren van de instellingen het karakter van het synthesizergeluid beïnvloedt.

LFO's

De laatste cruciale component van de subtractieve synthese signaalstroom is de laagfrequente oscillator (LFO). Hoewel vergelijkbaar met een traditionele oscillator, heeft een laagfrequente oscillator een unieke eigenschap.

Net als de oscillatoren in je primaire signaalgeneratoren hebben LFO's golfvormen. Ze werken echter op veel lagere frequenties, tot het punt dat hun uitgang geen herkenbare muzikale toon zou produceren als je er rechtstreeks naar zou luisteren.

In plaats van een hoorbare toon te genereren, produceren LFO's cyclische modulatie in je synthesizergeluid, waardoor herhalende patronen ontstaan.

Zie het als het hebben van een extra hand die een knop op je synth elke keer heen en weer draait op een constante snelheid.

Er zijn talloze parameters in je synth die gemoduleerd kunnen worden door LFO's. Om je een idee te geven van de mogelijkheden, volgen hier enkele populaire routingopties waarvan bekend is dat ze interessante effecten opleveren:

De creatieve mogelijkheden van subtractieve synthese verkennen

Ondanks het aantal componenten kan het maken van geluiden met subtractieve synthese een plezierig en instinctief proces zijn.

Laten we de fundamentele stappen voor het maken van een subtractief synthesizergeluid nog eens op een rijtje zetten:

Kies eerst de oscillator om het initiële geluid te genereren en pas dan de frequentiebalans aan met het filter.

Ten tweede moduleer je het geluid met LFO's om beweging toe te voegen.

Vorm ten slotte de omhullende van het geluid met ADSR.

Dat is de essentie! Als je eenmaal vertrouwd bent met deze workflow, wordt het maken van geweldige synthesizergeluiden een fluitje van een cent.

Nu je de basisprincipes van subtractieve synthese goed onder de knie hebt, kun je teruggaan naar je DAW en beginnen met het ontwerpen van een aantal aangepaste patches!