Термин "субтрактивный синтез" может показаться возвышенным и теоретическим понятием. Тем не менее, если вы когда-либо занимались созданием музыки с помощью синтезатора, скорее всего, вы уже знакомы с ним.

Субтрактивный синтез долгое время был преобладающим типом синтеза, зародившись в эпоху аналоговых синтезаторов и сохранившись в бесчисленных цифровых аппаратных синтезаторах и синтезаторах VST. Постижение концепции субтрактивного синтеза может показаться сложным, особенно если вы только начинаете осваивать мир синтезаторов, но не бойтесь, ведь на самом деле все не так страшно, как может показаться.

В этом руководстве мы дадим исчерпывающий обзор субтрактивного синтеза, чтобы вы могли более уверенно писать, играть и продюсировать с помощью синтезаторов.

Что такое субтрактивный синтез?

Искусство субтрактивного синтеза подразумевает создание музыкальных звуков, начиная с гармонически плотной формы волны и затем дорабатывая ее с помощью фильтров и других форм обработки.

Под "гармонически плотными" волновыми формами я имею в виду пышные гармонические волны, генерируемые элементарными формами, такими как квадратные или пилообразные волны. Хотя электронные осцилляторы могут создавать эти фундаментальные волны без особых усилий, сами по себе они не способны увлечь слушателя.

Если вы хотите создать больше музыкальной привлекательности, вы должны манипулировать текстурами, распределением частот и динамикой этих волновых форм.

Для этого мы используем субтрактивный синтез.

В чем уникальность субтрактивного синтеза?

Существует множество других типов синтеза - от аддитивного синтеза до волнового синтеза, FM-синтеза и других. Давайте рассмотрим несколько наиболее популярных типов синтеза и их отличие от субтрактивного синтеза.

В последние годы волновой синтез стал одним из важнейших инструментов в мире музыкального производства. Благодаря возможности генерировать уникальные звуки путем изменения волн осциллятора, полученных из аудиосэмплов, эту технику часто называют синтезом на основе сэмплов.

В отличие от субтрактивного синтеза, который опирается на основную форму волны, волновой синтез использует коллекцию кадров волновой таблицы, которые можно прокручивать, создавая ощущение динамического движения.

В отличие от этого, другой популярный тип синтеза, синтез с частотной модуляцией, также известный как FM-синтез, предполагает модуляцию частоты исходной формы волны для генерации нового частотного спектра.

FM-синтез известен тем, что позволяет создавать звуки, которые характеризуются как наглые и металлические. Если вы затрудняетесь привести пример, подумайте о рычащих мидбасах, которые были распространены в жанре bro step в начале 2010-х годов.

Хитросплетения потока сигналов в субтрактивных синтезаторах

Прежде чем вы начнете крутить ручки, как сумасшедший ученый (что я настоятельно рекомендую делать в любом случае), давайте познакомимся с каждым компонентом в тракте сигнала и тем, как они влияют на общее звучание.

Прежде всего, вы, вероятно, знаете или, по крайней мере, слышали, что осциллятор - это мозг, стоящий за работой. Без осциллятора у вашего субтрактивного синтезатора не было бы возможности создать насыщенную форму волны, чтобы заложить основу вашего патча.

Кроме того, есть и другие параметры, которые делают осциллированный звук более интересным: усилитель, фильтр, LFO и генератор огибающей. Эти модули - строительные блоки типичного субтрактивного синтезатора, и каждый из них играет свою уникальную роль.

Не волнуйтесь, мы подробно рассмотрим каждый из них. А чтобы было еще интереснее, мы составили небольшую диаграмму, которая наглядно демонстрирует, как последовательно работают все эти модули:

Если посмотреть на фотографию выше, то первое, что вы заметите, - это секция модулятора. Важно понимать, что модуляторы могут быть либо LFO, либо генераторами огибающей, но об этом мы расскажем чуть позже.

Самое главное, что следует отметить, - это то, что большинство субтрактивных синтезаторов следуют этой схеме. Однако любители истории синтезаторов знают, что так было не всегда.

В те времена синтезаторы OG состояли из отдельных модулей, каждый из которых был соединен кабелями, которые пользователь должен был подключать вручную.

Это, друзья мои, и есть то, что мы называем модульным синтезом.

Этот дикий и шерстяной метод и сегодня популярен среди любителей Eurorack.

Самое замечательное в современных модульных синтезаторах то, что они все еще следуют той же субтрактивной архитектуре, что и их предшественники.

Конечно, наибольшей гибкости вы добьетесь, подключая отдельные модули, но многие разработчики синтезаторов понимали, что большинство музыкантов - существа привычные, и каждый раз настраивают свои сигнальные потоки одинаково.

Одно из следствий такого хода мыслей привело к появлению одного из первых в индустрии синтезаторов "все в одном" - легендарного Minimoog. С тех пор, если вы посмотрите на большинство современных субтрактивных синтезаторов, вы обнаружите, что они практически не отличаются друг от друга.

Конечно, это только верхушка айсберга! Давайте немного углубимся в каждый элемент сигнальной цепи, чтобы лучше понять, что они делают.

Различные элементы в синтезе

Осцилляторы

Когда вы, наконец, будете готовы набрать несколько приятных синтезаторных звуков, первое, с чего вы начнете, - это осциллятор! Как мы уже говорили, это мозг синтезатора.

И хотя это только начало потока сигналов, настройки, которые вы выберете для осциллятора, окажут значительное влияние на то, как будет звучать ваш конечный патч.

Большинство синтезаторных осцилляторов предлагают вам выбор различных форм волны, которые вы можете использовать в качестве отправной точки. Это как различные вкусы мороженого - есть классика и более экзотические варианты.

Среди наиболее стандартных форм волны, которые можно встретить на синтезаторе, - квадратная волна, пилообразная волна и треугольная волна.

Начнем с той, которая содержит тонну гармоник, - квадратной волны. Проиграйте квадратную волну на синтезаторе, и даже в своей основе она звучит как жужжание пчелы.

Помимо яркого, жужжащего тона, квадратные волны имеют в рукаве еще несколько интересных трюков.

Например, некоторые осцилляторы квадратных волн способны изменять форму самого квадратного паттерна, который в этом случае называется импульсной волной. Настраивая широтно-импульсную модуляцию, вы можете получить самые разные дикие и странные тональные результаты.

Значения импульсных волн могут быть немного запутанными, поэтому давайте вернемся назад.

Вместо этого сейчас мы обсудим следующую ступень в иерархии гармоник - пильную волну, иначе известную как пилообразная волна. Пилообразные волны характеризуются острыми точками и внезапными изменениями, которые придают им отчетливый жужжащий звук.

Но вот что действительно здорово - эти резкие точки и изменения создают паттерн гармонических частот, которые становятся все тише и тише по мере продвижения. Именно это придает пилообразной волне полное, насыщенное звучание, которое идеально подходит для создания мелодий ведущих синтезаторов.

Наконец, мы получили самую мягкую из гармонических форм волны - треугольную волну.

Как и квадратные волны, треугольные волны используют нечетные гармоники начальной частоты. Основное отличие заключается в том, что громкость этих гармоник затухает быстрее, поэтому треугольные волны по звучанию ближе к синусоиде.

Конечно, вы все еще получаете то легкое жужжание, которое делает его отличным выбором для определенных клавишных, пэдов или свинцовых звуков.

Хотя вы найдете их не во всех синтезаторах, в некоторых субтрактивных синтезаторах есть маленькие синусоидальные осцилляторы.

Представьте себе тихое и спокойное озеро в прекрасный день, от которого во все стороны плавно расходится нежная рябь. Это синусоидальная волна, одна из самых чистых и основополагающих форм волны в синтезе.

Поскольку синусоидальные волны не имеют резких изменений формы, они создают плавные и мягкие звуки, которые идеально подходят для воссоздания теплых и дышащих тонов деревянных духовых инструментов, таких как органы и флейты. Синусоидальные волны также отлично подходят для создания пышных, развивающихся пэдов, которые заполняют звуковое пространство успокаивающими гармониями.

Однако если в вашем синтезаторе нет синусоиды, вы всегда можете отфильтровать треугольную волну с помощью фильтра низких частот.

Оставайтесь со мной на секунду, потому что сейчас все станет немного запутаннее. Это связано с тем, что многие субтрактивные синтезаторы используют несколько осцилляторов.

Что замечательно в этой архитектуре с двумя осцилляторами, так это безграничные возможности. Вы можете настраивать частоту, форму и величину отстройки каждого осциллятора по своему усмотрению.

И вот тут начинается настоящее веселье, потому что смешивание двух осцилляторов, использующих разные частоты и формы, - это то, как вы начинаете строить более богатые, полные и сложные звуки в формате субтрактивного синтеза.

В самом конце секции осцилляторов обычно находится секция микшера, которая позволяет смешивать сигналы осцилляторов с другими источниками звука в синтезаторе, например, с источником шума (который отлично подходит для добавления атаки к коротким звукам), внешним аудиовходом или суб-осциллятором, который играет на октаву ниже, чем основной осциллятор.

Фильтры

Далее перейдем к разделу фильтров.

Думайте об этом как о причудливой терке для сыра в вашем общем звуке, в котором вы пропускаете сигнал через фильтр с регулировкой напряжения (VCF), чтобы оттереть все неприятные частотные куски.

Хотя в мире синтезаторов можно встретить множество типов фильтров, большинство синтезаторов используют два основных - фильтр высоких частот (HPF) и фильтр низких частот (LPF).

Ваш фильтр низких частот пропускает только низкие частоты, отсекая все высокочастотное содержимое.

Именно таким образом люди создают низкочастотные басовые звуки.

С другой стороны, фильтры высоких частот отбрасывают все низкие и средние частоты, позволяя высоким частотам сиять.

Когда вы поворачиваете ручку отсечки на своем синтезаторе, вы настраиваете точку, в которой срабатывает фильтр.

Стоит отметить, что фильтры, используемые в большинстве синтезаторов, не просто жестко обрезают звук. Вместо этого они используют плавные наклоны, которые постепенно снижают громкость отфильтрованных частот.

Мы измеряем эти наклоны в децибелах на октаву (дБ/окт). Чем выше число дБ, тем круче наклон и тем интенсивнее фильтр. Например, на вашем синтезаторе вы можете найти отсечку фильтра -12 или -24 дБ/окт, что соответствует середине по крутизне склона.

Помимо параметра среза, еще одним важным элементом фильтра является параметр резонанса.

Как правило, на большинстве фильтров присутствует ручка резонанса, иначе известная как ручка "Q". Обратная связь создается путем посылки звука в том же диапазоне частот, что и срез, обратно в фильтр, что приводит к эффекту резонанса.

Когда уровень обратной связи достигает очень высоких значений, он может вызвать автоколебания фильтра, которые, в свою очередь, создают синусоиду. При увеличении резонанса звуки вокруг частоты среза становятся более отчетливыми, что открывает ряд творческих возможностей, таких как традиционные эффекты "ва-ва" или синтезаторные "визги".

Усиление

После осциллятора и фильтра усилитель является следующим важным элементом субтрактивного синтезатора. Он служит для повышения амплитуды аудиосигнала до уровня, позволяющего эффективно взаимодействовать с другим оборудованием, таким как аудиоинтерфейс или микшер.

Если говорить об этом вне контекста, усилитель сам по себе может показаться не самой захватывающей функцией. Однако именно возможность регулировать и манипулировать им делает его мощным инструментом звукового дизайна.

Именно здесь на помощь приходят генераторы конвертов.

Генераторы конвертов

В субтрактивном синтезе генераторы огибающей - важнейший способ добиться изменений во времени в синтезаторном патче. Они незаменимы для тех, кто хочет создавать захватывающие звуки.

Хотя в синтезаторе может быть несколько генераторов огибающей, наиболее распространенная схема предполагает, что один генератор огибающей влияет на фильтр, а другой управляет усилителем.

Начнем с генератора огибающей усилителя, который довольно прост в понимании.

Воздействие генератора огибающей на усилитель синтезатора приводит к изменению общей громкости звука в зависимости от формы огибающей.

Каждый раз, когда вы нажимаете клавишу на синтезаторе, генератор огибающей запускает последовательность, состоящую из четырех отдельных этапов:

• Атака
• Распад
• Поддерживать
• Релиз.

Часто можно встретить сокращенное обозначение этих стадий как ADSR.

Давайте пройдемся по каждому из этих этапов, чтобы понять, как они влияют на ваш звук.

Атака

Параметр атаки определяет начальную фазу громкости вашего синтезатора, определяя, будет ли она более плавной или резкой.

Время атаки обычно измеряется в миллисекундах и определяет, как быстро звук достигает своей максимальной интенсивности.

Для резких и ударных звуков идеально подходит минимальное время атаки, а для эфирных пэдов и саундскейпов - более длительные настройки атаки.

Распад

Параметр затухания регулирует количество времени, необходимое для стабилизации звука на устойчивом уровне до момента отпускания клавиши. Как и атака, время затухания также часто измеряется в миллисекундах.

Когда время затухания установлено на минимум, звук получается более резким по сравнению с пиковым уровнем. Это распространенный прием для создания высокодинамичных звуков, таких как трески или щипки, когда для достижения желаемого эффекта необходимо быстрое снижение громкости.

Поддерживать

Параметр sustain регулирует общий уровень, на котором воспроизводится звук после завершения фаз атаки и затухания. Этот параметр измеряется в децибелах (дБ).

Более низкие значения сустейна создают более значительный контраст между начальной атакой звука и его длительным "телом", что приводит к более выраженной артикуляции.

Выпуск

Параметр release определяет, за какое время после отпускания клавиши звук уменьшится от уровня продолжительности до тишины.

Более длительное время отпускания клавиш привносит в ноты шлейф атмосферности, в то время как более короткое время отпускания приводит к более резкому снижению громкости сразу после отпускания клавиш.

Конверты фильтров

Помимо усилителей, огибающие могут изменять любые другие параметры, подобно низкочастотным осцилляторам (LFO). В фильтрах часто используются огибающие, которые управляют модуляцией частоты среза во времени.

Хотя параметры ADSR функционируют одинаково в этом контексте, их влияние на звук отличается. Экспериментируя с регуляторами огибающей на фильтре, вы можете изучить, как изменение настроек влияет на характер звучания синтезатора.

LFOs

Последний важный компонент потока сигналов субтрактивного синтеза - низкочастотный осциллятор (LFO). Несмотря на сходство с традиционным осциллятором, низкочастотный осциллятор обладает уникальной особенностью.

Как и осцилляторы в ваших генераторах основного сигнала, LFO имеют форму волны. Однако они работают на гораздо более низких частотах, настолько, что их выходной сигнал не даст узнаваемого музыкального тона, если его прослушать напрямую.

Вместо того чтобы генерировать звуковой сигнал, LFO производят циклическую модуляцию в звуке синтезатора, создавая повторяющиеся паттерны.

Представьте, что у вас есть дополнительная рука, которая каждый раз поворачивает ручку синтезатора вперед-назад с постоянной скоростью.

В вашем синтезаторе есть множество параметров, которые можно модулировать с помощью LFO. Чтобы дать вам представление о возможностях, вот несколько популярных вариантов маршрутизации, которые, как известно, дают интересные эффекты:

Исследование творческих возможностей субтрактивного синтеза

Несмотря на количество задействованных компонентов, создание звуков с помощью субтрактивного синтеза может быть приятным и инстинктивным процессом.

Давайте вспомним основные этапы создания субтрактивного синтезатора:

Сначала выберите осциллятор для генерации начального звука, затем настройте частотный баланс с помощью фильтра.

Во-вторых, модулируйте звук с помощью LFO, чтобы добавить движения.

Наконец, сформируйте огибающую звука с помощью ADSR.

Вот и вся суть! Как только вы освоите этот рабочий процесс, создание удивительных синтезаторных звуков станет легким делом.

Теперь, когда вы хорошо знаете основы субтрактивного синтеза, возвращайтесь в свою DAW и начинайте создавать пользовательские пэтчи!