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

Subtractieve synthese heeft lang geheerst als het heersende type synthese, voortkomend uit het tijdperk van de analoge synths, maar blijvend in talloze digitale hardwaresynths en synth-VST's. Het begrijpen van de concepten van subtractieve synthese kan ontmoedigend zijn, vooral als je net je voeten nat maakt in de wereld van de synths, maar vrees niet, want het is eigenlijk niet zo intimiderend als het 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 muzikale klanken worden gemaakt, te beginnen met een harmonisch dichte golfvorm die vervolgens wordt verfijnd via filters en andere vormen van bewerking.

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

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

Daartoe gebruiken wij subtractieve synthese .

Hoe is Subtractieve Synthese uniek?

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

De laatste jaren is wavetable synthese uitgegroeid tot een cruciaal instrument in de wereld van de muziekproductie. Met de mogelijkheid om unieke geluiden te genereren door oscillatorgolven te morphen die afkomstig zijn van audiosamples, wordt deze techniek vaak sample-gebaseerde synthese genoemd.

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

Bij een andere populaire vorm van synthese, frequentiemodulatiesynthese, ook bekend als FM-synthese, wordt de frequentie van de oorspronkelijke golfvorm 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 in het begin van de jaren 2010 gangbaar waren in het bro step-genre.

De complexiteit van de signaalstroom in subtractieve synthesizers

Laten we, voordat je als een gekke wetenschapper aan de knoppen gaat draaien (wat ik overigens ten zeerste aanbeveel), eerst kennismaken met elk onderdeel in de signaalweg en hoe ze bijdragen aan het totale geluid.

Om te beginnen weet je waarschijnlijk of heb je tenminste 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 enkele andere parameters die het oscillerende geluid interessanter maken, waaronder de versterker, het filter, de LFO en de enveloppegenerator. 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 samengesteld dat visueel laat zien hoe elk van deze modules achter elkaar werkt:

Het eerste wat opvalt op de foto hierboven is de modulatorsectie. Het is belangrijk om te begrijpen dat modulatoren ofwel LFO's ofwel envelopgeneratoren kunnen zijn, hoewel we daar later nog op terugkomen.

Het belangrijkste om op te merken is dat de meeste subtractieve synths deze indeling volgen. Maar liefhebbers van synthgeschiedenis weten dat het niet altijd zo was.

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

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

Deze wilde en wollige methode is 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 koppelen, maar veel synth-ontwerpers beseften dat de meeste muzikanten gewoontedieren zijn en hun signaalstromen telkens op dezelfde manier instellen.

Een van de gevolgen van dit denkproces leidde tot 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 merken dat ze vrijwel hetzelfde verloop hebben.

Natuurlijk is dit slechts 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 de synthese

Oscillatoren

Als je eindelijk klaar bent om wat mooie synthesizerklanken te kiezen, 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 synth-oscillatoren die er zijn, bieden je een keuze uit verschillende golfvormen die je als uitgangspunt kunt gebruiken. 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 synth kunt verwachten zijn de blokgolf, de zaagtandgolf en de driehoeksgolf.

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 hij als een zoemende bij.

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

Sommige blokgolf-oscillatoren 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 de impulsgolven kunnen nu een beetje verwarrend zijn, dus laten we even teruggaan.

In plaats daarvan bespreken we nu de volgende op de harmonische hiërarchie - de zaaggolf , ook wel zaagtandgolf genoemd. Zaagtandgolven worden gekenmerkt door scherpe punten en plotselinge veranderingen, waardoor ze een duidelijk zoemend geluid maken.

Maar hier is 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 lead synth melodieën.

Tenslotte 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 synths vindt, hebben sommige subtractieve synthesizers stiekeme 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 de synthese.

Omdat sinusgolven geen scherpe vormveranderingen kennen, creëren ze zachte en zachte klanken die perfect zijn om de warme en ademende tonen van houtblazers zoals orgels en fluiten te recreëren. Sinusgolven zijn ook ideaal voor het creëren van weelderige, evoluerende pads die sonische ruimtes opvullen met rustgevende harmonieën.

Maar als de synth die je hebt geen sinus heeft, kun je altijd een driehoeksgolf filteren met een laagdoorlaatfilter.

Nu, blijf even bij me, want de dingen staan op het punt wat ingewikkelder te worden. 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, de vorm en de hoeveelheid ontstemming van elke oscillator naar hartelust aanpassen.

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 klanken begint op te bouwen in het subtractieve syntheseformaat.

Helemaal aan het einde van de oscillatorsectie bevindt zich meestal een mixer-sectie, waarmee u uw oscillatorsignalen kunt mengen met andere geluidsbronnen in uw synth, zoals een ruisbron (die zeer geschikt is om attack toe te voegen aan kortere geluiden), een externe audio-ingang, of een sub-oscillator die een octaaf lager speelt dan uw 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 in de wereld van synthesizers vele soorten filters te vinden zijn, vertrouwen de meeste synths op twee belangrijke - een hoogdoorlaatfilter (HPF) en een laagdoorlaatfilter (LPF).

Uw laagdoorlaatfilter laat alleen lage frequenties door en sluit alle hoge frequenties uit.

Dit is de manier waarop mensen laagfrequente basgeluiden creëren.

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

Als je aan de cutoff-knop van je synth draait, regel je het punt waarop het filter begint.

Opmerkelijk is dat de filters van de meeste synths het geluid niet simpelweg hard afsnijden. In plaats daarvan gebruiken ze zachte hellingen die het volume van de gefilterde frequenties geleidelijk verlagen.

Wij meten deze hellingen in decibel per octaaf (dB/oct). Hoe hoger het dB-getal, hoe steiler de helling en hoe intenser het filter. U kunt bijvoorbeeld een -12 of -24 dB/oct filter cutoff op uw synth vinden, wat precies in het midden ligt qua steilheid van de helling.

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

Op de meeste filters is meestal een resonantieknop aanwezig, ook wel "Q"-knop genoemd. Feedback wordt gecreëerd door het geluid binnen hetzelfde frequentiebereik als de cutoff terug te sturen naar het filter, wat resulteert in een resonantie-effect.

Wanneer het feedbackniveau extreem hoge waarden bereikt, kan het filter zelfoscillatie veroorzaken, wat op zijn beurt een sinusgolf produceert. Door de resonantie te verhogen worden de geluiden rond de afsnijfrequentie meer aanwezig, wat een scala aan 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 trekken tot een amplitude die effectief kan worden gekoppeld aan andere apparatuur, zoals een audio-interface of mixer.

Buiten de context lijkt de versterker op zichzelf misschien niet de meest opwindende functie. Maar de mogelijkheid om hem te regelen en te manipuleren maakt hem tot een krachtig geluidsontwerpinstrument.

Hier komen de enveloppengeneratoren in beeld.

Enveloppen Generatoren

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

Hoewel er in een synth meerdere enveloppegeneratoren kunnen zijn, is de meest voorkomende opstelling dat één enveloppegenerator het filter beïnvloedt en een andere de versterker.

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

Het effect van de enveloppegenerator op de versterker van de synth resulteert in een verandering van het totale volume van het geluid op basis van de vorm van de enveloppe.

Telkens wanneer u op een toets van uw synthesizer drukt, start de enveloppegenerator een sequentie die vier verschillende stadia omvat:

• Aanval
• Verval
• Ondersteunen
• Laat los.

U zult deze stadia vaak afgekort zien als ADSR.

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

Aanval

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

De attacktijd wordt gewoonlijk gemeten in milliseconden en regelt hoe snel een geluid zijn maximale intensiteit bereikt.

Voor scherpe en percussieve geluiden is de minimale attack-tijd ideaal, terwijl voor etherische pads en soundscapes langere attack-instellingen geschikter zijn.

Verval

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

Wanneer de vervaltijd op een minimum is ingesteld, krijgt u een abruptere volumevermindering vanaf het piekniveau. Dit is een gebruikelijke techniek voor het genereren van zeer dynamische geluiden, zoals snares of plucks, waarbij een snelle daling van het volume nodig is voor het gewenste effect.

Ondersteunen

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 parameter release bepaalt hoe lang het duurt voordat het geluid van het aangehouden 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 volumeverlaging veroorzaken 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 vergelijkbaar functioneren, is hun invloed op het geluid verschillend. Door te experimenteren met de envelopperegelaars op uw filter kunt u onderzoeken hoe het variëren van de instellingen het karakter van de synthklank beïnvloedt.

LFO's

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

Net als de oscillatoren in uw primaire signaalgeneratoren hebben LFO's golfvormen. Ze werken echter bij veel lagere frequenties, zodanig dat hun uitgang geen herkenbare muzikale toon zou voortbrengen als u er rechtstreeks naar zou luisteren.

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

Zie het als een extra hand die een knop op je synth telkens in een vast tempo heen en weer draait.

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

Het verkennen van de creatieve mogelijkheden van subtractieve synthese

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

Laten we de fundamentele stappen voor het maken van een subtractieve synthklank 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 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 bekend bent met deze workflow, wordt het maken van geweldige synthklanken een fluitje van een cent.

Nu je de basisbeginselen van subtractieve synthese goed onder de knie hebt, kun je weer in je DAW stappen en beginnen met het ontwerpen van een aantal aangepaste patches!