Субтрактивный синтез — это метод синтеза звука , при котором обертоны аудиосигнала ослабляются фильтром для изменения тембра звука.
Субтрактивный синтез опирается на исходные звуки, которые имеют обертоны, такие как несинусоидальные формы волн, такие как квадратные и треугольные волны , или белый и розовый шум . Эти обертоны затем модулируются для изменения исходного звука. Эта модуляция может происходить самыми разными способами, такими как управляемые напряжением или фильтры нижних частот . [1]
Технология, разработанная в экспериментальных электронных студиях, которые были в основном сосредоточены на телекоммуникациях и военных приложениях. [2] Ранние примеры включают Bell Labs ' Voder (1937–8). [3] Композиторы начали применять концепцию субтрактивного синтеза за пределами студии звукозаписи в концертной музыке. Анри Пуссёр в Scambi (1957) подвергает белый шум фильтрации и использует полученные звуки для создания монтажей. Mikrophonie I (1964) Карлхайнца Штокхаузена использует там-там и микрофон в качестве основного источника звука, который затем тщательно фильтруется двумя звуковыми киномеханиками. [4]
До появления цифровых синтезаторов субтрактивный синтез был почти универсальным электронным методом звукоизвлечения. [5] Его популярность во многом объяснялась его относительной простотой. [6] Субтрактивный синтез был настолько распространен в аналоговых синтезаторах , что его иногда называют «аналоговым синтезом». [7] Это был метод звукоизвлечения в таких инструментах, как Trautonium (1930), Novachord (1939), Buchla 100 (1960-е), EMS VCS 3 (1969), Minimoog (1970), ARP 2600 (1971), Oberheim OB-1 (1978) и Korg MS-20 (1978). [1] : 71–4 Программируемые звуковые генераторы (PSG) в значительной степени полагались на субтрактивный синтез. PSG использовались во многих персональных компьютерах, аркадных играх и домашних консолях, таких как Atari ST , Mattel 's Intellivision , Sega 's Master System и ZX Spectrum . [7]
Субтрактивный синтез стал общим названием для метода, в котором исходные звуки модулируются, и иногда он применяется ненадлежащим образом. [8] [9]
Ниже приведен пример субтрактивного синтеза, который может возникнуть в электронном инструменте для имитации звука щипковой струны . Он был создан с помощью программы для персонального компьютера, разработанной для эмуляции аналогового субтрактивного синтезатора.
Во-первых, электронный осциллятор производит относительно сложную форму волны со слышимыми обертонами . Необходим только один осциллятор, а их количество может варьироваться в широких пределах. В этом случае используются два осциллятора:
Широтно-импульсная модуляция применяется к обеим формам волны для создания более сложного тона с вибрато :
Широтно-импульсно-модулированные звуки теперь объединены на одинаковой громкости. Объединение их на разной громкости создаст разные тембры. Результатом является 2-секундный исходный звук , который готов к субтрактивному синтезу.
Объединенная волна проходит через усилитель с управлением напряжением, подключенный к генератору огибающей . Параметры огибающей звука (атака, затухание, сустейн и затухание) манипулируются для изменения его звучания. В этом случае затухание значительно увеличивается, сустейн уменьшается, а затухание сокращается. Результирующий звук слышен в два раза дольше исходного звука:
Благодаря новой огибающей звук пропускается через фильтр нижних частот , который снижает громкость высоких обертонов:
Для лучшей имитации звука щипковой струны частота среза фильтра понижена.