Термін "субтрактивний синтез" може здатися високим і теоретичним поняттям. Проте, якщо ви коли-небудь займалися створенням музики за допомогою синтезатора, швидше за все, ви вже знайомі з ним.

Субтрактивний синтез довгий час панував як основний тип синтезу, що походить з епохи аналогових синтезаторів, але залишився в незліченній кількості цифрових апаратних синтезаторів і синтезаторних VST. Розуміння концепцій субтрактивного синтезу може виявитися складним, особливо якщо ви тільки починаєте працювати з синтезаторами, але не бійтеся, адже це не так страшно, як може здатися на перший погляд.

У цьому посібнику ми надамо вичерпну інформацію про субтрактивний синтез, щоб ви могли писати, грати і продюсувати на синтезаторах більш впевнено.

Що таке субтрактивний синтез?

Мистецтво субтрактивного синтезу передбачає створення музичних звуків, починаючи з гармонійно щільної форми хвилі і згодом вдосконалюючи її за допомогою фільтрів та інших форм обробки.

Під "гармонійно щільними" формами хвиль я маю на увазі пишні гармонійні форми хвиль, що генеруються елементарними формами, такими як квадратні або пилкоподібні хвилі. Хоча електронні генератори можуть створювати ці фундаментальні хвилі без особливих зусиль, самі по собі вони не здатні зачарувати слухачів.

Якщо ви хочете створити більше музичної привабливості, ви повинні маніпулювати текстурами, розподілом частот і динамікою цих форм хвиль.

Для цього ми використовуємо субтрактивний синтез.

Чим унікальний субтрактивний синтез?

Існує багато інших типів синтезу, від адитивного синтезу до синтезу хвильових таблиць, FM-синтезу та інших. Давайте розглянемо кілька найпопулярніших типів синтезу і те, чим вони відрізняються від від'ємного синтезу.

Останніми роками синтез хви ль став важливим інструментом у світі музичного продакшну. Завдяки можливості генерувати унікальні звуки, змінюючи хвилі осцилятора, отримані з аудіо-семплів, цю техніку часто називають синтезом на основі семплів.

На відміну від субтрактивного синтезу, який спирається на фундаментальну форму сигналу, синтез хвильових таблиць використовує колекцію кадрів хвильових таблиць, які можна прокручувати, створюючи відчуття динамічного руху.

На противагу цьому, інший популярний тип синтезу, синтез з частотною модуляцією, також відомий як FM-синтез, передбачає модуляцію частоти вихідної форми сигналу для створення нового частотного спектру.

FM-синтез відомий тим, що створює звуки, які характеризуються як зухвалі та металеві. Якщо вам важко пригадати слуховий приклад, згадайте рослі мід-баси, які переважали в жанрі бро-степ на початку 2010-х років.

Тонкощі проходження сигналу в субтрактивних синтезаторах

Тепер, перш ніж ви почнете крутити ручки, як божевільний вчений (що я настійно рекомендую робити в будь-якому випадку), давайте познайомимося з кожним компонентом сигнального тракту і з тим, як вони впливають на загальне звучання.

Насамперед, ви, напевно, знаєте або принаймні чули, що осцилятор - це мозок, що стоїть за роботою. Без осцилятора ваш субтрактивний синтезатор не зміг би створити багату форму хвилі, яка стане основою вашого патчу.

Крім того, у вас є деякі інші параметри, які роблять осцилюючий звук цікавішим, включаючи підсилювач, фільтр, LFO і генератор огинаючої. Ці модулі є будівельними блоками типового субтрактивного синтезатора, і кожен з них відіграє унікальну роль.

Не хвилюйтеся, ми детально розглянемо кожен з них. А щоб було ще цікавіше, ми склали невелику схему, яка наочно демонструє, як кожен з цих модулів працює послідовно:

Дивлячись на фото вище, перше, на що ви звернете увагу, - це секція модулятора. Важливо розуміти, що модулятори можуть бути як LFO, так і генераторами огинаючої, але про це ми поговоримо трохи пізніше.

Важливо відзначити, що більшість субтрактивних синтезаторів мають саме таку схему. Однак любителі історії синтезаторів знають, що так було не завжди.

У ті часи синтезатори OG складалися з клаптиків окремих модулів, кожен з яких був з'єднаний кабелями, які користувач повинен був під'єднувати вручну.

Це, друзі мої, те, що ми називаємо модульним синтезом.

Цей дикий і вовняний метод досі популярний серед шанувальників єврораку.

Чудова річ у сучасних модульних синтезаторах полягає в тому, що вони все ще дотримуються тієї ж субтрактивної архітектури, що і їхні попередники.

Звичайно, ви отримаєте найбільшу гнучкість, якщо будете патчити окремі модулі, хоча багато розробників синтезаторів усвідомлювали, що більшість музикантів схильні до звички, налаштовуючи свої потоки сигналів кожного разу однаковим чином.

Одним з наслідків цього розумового процесу стала поява одного з перших в індустрії синтезаторів "все-в-одному", легендарного Minimoog. З того моменту, якщо ви подивитеся на більшість сучасних субтрактивних синтезаторів, то побачите, що вони працюють в тому ж напрямку.

Звичайно, це лише верхівка айсберга! Давайте зазирнемо трохи глибше в кожен елемент сигнального ланцюжка, щоб краще зрозуміти, що вони всі роблять.

Різні елементи в синтезі

Осцилятори

Коли ви нарешті будете готові набрати кілька приємних синтезаторних звуків, перше, з чого ви почнете - це осцилятор! Як ми вже говорили раніше, це мозок роботи.

І хоча це лише початок потоку сигналу, налаштування, які ви виберете для осцилятора, матимуть значний вплив на те, як звучатиме ваш кінцевий патч.

Більшість синтезаторних осциляторів надають на вибір різні форми сигналу, які можна використовувати як відправні точки. Це як різні смаки морозива - у вас є класика і більш екзотичні варіанти.

Деякі з найбільш стандартних форм хвиль, які ви можете зустріти на синтезаторі, включають в себе прямокутну, пилкоподібну і трикутну хвилі.

Почнемо з тієї, яка починає вас з тонни гармонійного вмісту - прямокутної хвилі. Зіграйте прямокутну хвилю на синтезаторі, і навіть у своїй основі вона звучить як дзижчання бджоли.

Окрім яскравої, гучної тональності, квадратні хвилі мають у своєму арсеналі ще кілька цікавих трюків.

Наприклад, деякі генератори квадратних хвиль мають можливість змінювати форму самого квадратного шаблону, який потім називається імпульсною хвилею. Регулюючи широтно-імпульсну модуляцію, ви можете отримати всілякі дикі та химерні тональні результати.

Значення пульсових хвиль можуть бути трохи заплутаними, тому давайте повернемося назад.

Натомість зараз ми поговоримо про наступний рівень в ієрархії гармонік - пилкоподібну хвилю, інакше відому як пилкоподібна хвиля. Пилкоподібні хвилі характеризуються гострими точками і раптовими змінами, які надають їм виразного дзижчання.

Але ось що дійсно круто - ці гострі точки і зміни створюють патерн гармонійних частот, які з часом стають все тихішими і тихішими. Це те, що надає пилкоподібній хвилі повного, насиченого звучання, яке ідеально підходить для створення свинцевих синтезаторних мелодій.

Нарешті, ми отримали найм'якшу з гармонійних форм хвиль - трикутну хвилю.

Як і квадратні хвилі, трикутні хвилі використовують непарні гармоніки початкової частоти. Основна відмінність полягає в тому, що гучність цих гармонік згасає швидше, тому трикутні хвилі звучать ближче до синусоїди.

Звичайно, ви все ще отримуєте відтінок дзижчання, що робить його чудовим вибором для певних звуків клавіш, педів або свинцю.

Хоча ви знайдете їх не у всіх синтезаторах, деякі субтрактивні синтезатори мають маленькі синусоїдальні осцилятори.

Уявіть собі тихе і спокійне озеро в прекрасний день, з м'якими брижами, що плавно поширюються в усіх напрямках. Це синусоїда, одна з найчистіших і найфундаментальніших форм хвиль у синтезі.

Оскільки синусоїдальні хвилі не мають різких змін форми, вони створюють плавні і м'які звуки, які ідеально підходять для відтворення теплих і дихаючих тонів дерев'яних духових інструментів, таких як органи і флейти. Синусоїдальні хвилі також чудово підходять для створення пишних, еволюціонуючих пэдів, які наповнюють звуковий простір заспокійливими гармоніями.

Однак, якщо ваш синтезатор не має синусоїди, ви завжди можете відфільтрувати трикутну хвилю за допомогою фільтра низьких частот.

Залишайтеся зі мною на секунду, тому що зараз все стане трохи більш заплутаним. Це тому, що багато субтрактивних синтезаторів розгойдують кілька осциляторів.

Що чудово в цій архітектурі з двома осциляторами, так це те, що можливості безмежні. Ви можете налаштовувати частоту, форму і величину розстроювання кожного осцилятора досхочу.

І ось тут починається справжнє задоволення, тому що змішування двох осциляторів, які використовують різні частоти і форми, - це те, як ви починаєте створювати багатші, повніші і складніші звуки в форматі субтрактивного синтезу.

У самому кінці секції осциляторів зазвичай знаходиться секція мікшера, яка дозволяє змішувати сигнали осцилятора з іншими джерелами звуку, наявними у вашому синтезаторі, такими як джерело шуму (який чудово підходить для додавання атаки до коротких звуків), зовнішній аудіовхід або суб-осцилятор, який грає на октаву нижче, ніж основний осцилятор.

Фільтри

Далі перейдемо до розділу фільтрів.

Уявіть собі, що це фантастична терка для сиру для загального звучання, в якій ви пропускаєте сигнал через фільтр з регулюванням напруги (VCF), щоб відсіяти неприємні частотні фрагменти.

У світі синтезаторів існує безліч типів фільтрів, але більшість синтезаторів покладаються на два ключових - фільтр високих частот (HPF) і фільтр низьких частот (LPF).

Фільтр низьких частот пропускає лише низькі частоти, відсікаючи весь високочастотний контент.

Так люди створюють низькочастотні басові звуки.

З іншого боку, фільтри високих частот дають поштовх усім низьким і середнім частотам, дозволяючи вищим частотам просвічуватися крізь них.

Коли ви повертаєте ручку відсікання на синтезаторі, ви регулюєте точку, в якій вмикається фільтр.

Варто зазначити, що фільтри, які можна знайти на більшості синтезаторів, не просто жорстко обрізають звук. Замість цього вони використовують пологий нахил, який поступово знижує гучність відфільтрованих частот.

Ми вимірюємо ці нахили в децибелах на октаву (дБ/окт). Чим вище число дБ, тим крутіший нахил і інтенсивніший фільтр. Наприклад, на вашому синтезаторі може бути встановлено фільтр з частотою зрізу -12 або -24 дБ/октаву, що відповідає середньому значенню крутизни нахилу.

На додаток до параметра зрізу, іншим важливим елементом фільтра є параметр резонансу.

Як правило, на більшості фільтрів є регулятор резонансу, також відомий як регулятор добротності. Зворотний зв'язок створюється шляхом надсилання звуку в тому ж частотному діапазоні, що і відсікання, назад до фільтра, що призводить до ефекту резонансу.

Коли рівень зворотного зв'язку досягає надзвичайно високих значень, він може викликати автоколивання фільтра, які, в свою чергу, створюють синусоїду. Зі збільшенням резонансу звуки навколо частоти зрізу стають більш присутніми, пропонуючи цілий ряд творчих застосувань, таких як традиційні ефекти ва-ва або синтезаторні "писки".

Посилення

Після генератора і фільтра, підсилювач є наступним важливим будівельним блоком в субтрактивному синтезаторі. Він служить для підвищення амплітуди аудіосигналу до рівня, який можна ефективно використовувати з іншим обладнанням, наприклад, аудіоінтерфейсом або мікшером.

Якщо говорити про нього поза контекстом, то сам по собі підсилювач може здатися не найцікавішою функцією. Однак саме можливість регулювати і маніпулювати ним робить його потужним інструментом звукового дизайну.

Саме тут у гру вступають генератори конвертів.

Генератори конвертів

У субтрактивному синтезі генератори огинаючих є життєво важливим засобом для досягнення часових змін у вашому синтезаторному патчі. Вони незамінні для тих, хто прагне створювати захоплюючі звуки.

Хоча в синтезаторі може бути кілька генераторів огинаючої, найпоширеніша схема передбачає, що один генератор огинаючої впливає на фільтр, а інший керує підсилювачем.

Почнемо з генератора огинаючої підсилювача, який відносно легко зрозуміти.

Вплив генератора огинаючої на підсилювач синтезатора призводить до того, що загальна гучність звуку трансформується відповідно до форми огинаючої.

Щоразу, коли ви натискаєте клавішу на синтезаторі, генератор огинаючої ініціює послідовність, яка складається з чотирьох окремих етапів:

• Атака!
• Розпад
• Підтримувати
• Відпусти.

Ви часто бачите ці етапи під абревіатурою ADSR.

Давайте пройдемося по кожному з цих етапів, щоб ближче познайомитися з тим, як вони впливають на ваше звучання.

Атака!

Параметр атаки диктує початкову фазу гучності вашого синтезатора, визначаючи, чи буде вона мати більш плавне затухання або різкий, раптовий початок.

Час атаки зазвичай вимірюється в мілісекундах і регулює, як швидко звук досягає своєї максимальної інтенсивності.

Для різких і ударних звуків ідеально підходить мінімальний час атаки, в той час як для ефірних пэдов і звукових ландшафтів більше підходять більш тривалі налаштування атаки.

Розпад

Параметр загасання визначає час, протягом якого звук стабілізується на сталому рівні до моменту відпускання клавіші. Подібно до атаки, час спаду також часто вимірюється в мілісекундах.

Коли час спаду встановлено на мінімум, звук, який ви отримуєте, є більш різким зменшенням гучності від пікового рівня. Це поширена техніка для створення високодинамічних звуків, таких як силки або щипці, де для досягнення бажаного ефекту потрібне швидке зменшення гучності.

Підтримувати

Параметр сустейн визначає загальний рівень, на якому звучить звук після завершення фаз атаки і спаду. Цей параметр вимірюється в децибелах (дБ).

Менші значення сустейну створюють більш значний контраст між початковою атакою звуку і його тривалим "тілом", що призводить до більш виразної артикуляції.

Реліз

Параметр відпускання визначає, скільки часу потрібно для того, щоб звук зменшився від постійного рівня до тиші після відпускання клавіші.

Триваліший час відпускання клавіш створює атмосферний хвіст нот, тоді як коротший час відпускання призводить до більш різкого спаду гучності одразу після відпускання клавіш.

Конверти для фільтрів

На додаток до підсилювачів, огинаючі можуть змінювати будь-який інший параметр, подібно до низькочастотних генераторів (LFO). У фільтрах часто використовуються огинаючі, які керують модуляцією частоти зрізу в часі.

Хоча параметри ADSR функціонують в цьому контексті аналогічно, їхній вплив на звук є відмінним. Експериментуючи з регуляторами огинаючої на фільтрі, ви можете дослідити, як зміна налаштувань впливає на характер звучання синтезатора.

LFO

Останнім критично важливим компонентом сигнального потоку субтрактивного синтезу є низькочастотний генератор (LFO). Хоча він схожий на традиційний генератор, низькочастотний генератор має унікальну особливість.

Як і осцилятори у ваших первинних генераторах сигналів, ГНЧ мають форму хвилі. Однак вони працюють на набагато нижчих частотах, до такої міри, що на їхньому виході не буде впізнаваного музичного тону, якщо ви будете слухати його безпосередньо.

Замість того, щоб генерувати звуковий сигнал, ГНЧ створюють циклічну модуляцію в звучанні вашого синтезатора, створюючи повторювані патерни.

Уявіть, що у вас з'явилася додаткова рука, яка щоразу крутить ручку на синтезаторі вперед-назад з постійною швидкістю.

У вашому синтезаторі є безліч параметрів, які можна модулювати за допомогою LFO. Щоб дати вам уявлення про можливості, ось кілька популярних варіантів маршрутизації, які, як відомо, створюють цікаві ефекти:

Дослідження творчих можливостей субтрактивного синтезу

Незважаючи на велику кількість компонентів, створення звуків за допомогою субтрактивного синтезу може бути приємним та інстинктивним процесом.

Давайте згадаємо основні етапи створення субтрактивного синтезаторного звуку:

Спочатку виберіть осцилятор для генерації початкового звуку, а потім відрегулюйте частотний баланс за допомогою фільтра.

По-друге, модулюйте звук за допомогою LFO, щоб додати руху.

Нарешті, сформуйте огинаючу звуку за допомогою ADSR.

У цьому вся суть! Ознайомившись з цим робочим процесом, створення дивовижних синтезаторних звуків стане легкою справою.

Тепер, коли ви добре засвоїли основи субтрактивного синтезу, повертайтеся до своєї DAW і починайте створювати власні патчі!