- Subtraktive Synthese
-
Die subtraktive Synthese ist eine Methode der synthetischen Klangerzeugung und wird z. B. in Synthesizern eingesetzt.
Inhaltsverzeichnis
Funktionsprinzip
Bei der subtraktiven Synthese erzeugt ein Oszillator (z. B. VCO) ein klangliches Rohmaterial, welches dann durch klangverändernde Module (Filter, Hüllkurven-Generatoren, Verstärker-Module usw.) nachbearbeitet wird. Der gewünschte Klang wird erzielt, indem aus dem meistens obertonreichen Spektrum des Oszillators die unerwünschten Frequenzanteile herausgefiltert oder abgesenkt werden (=Subtraktion).
Ein einfacher Subtraktiver Synthesizer in Spiral Synthmodular
Oszillatoren
Als Rohmaterial stellen die meisten Oszillatoren die folgenden Wellenformen zur Verfügung:
- Sägezahn, brillanter Klang, der alle natürlich vorkommenden Obertöne enthält. Eignet sich gut zum Imitieren von Streichinstrumenten (Hörbeispiel hier)
- Rechteck, klarinettenartiger bis nasaler Klang, der nur die ungeradzahligen Obertöne enthält. Eignet sich gut, um flötennähnliche Klänge zu imitieren (Hörbeispiel hier)
- Dreieck, hohler Klang, der fast nur die ersten fünf Obertöne enthält. Eignet sich gut, um flächige Klänge anzudicken (Hörbeispiel hier)
- Sinus, "runder" Klang, der nur aus einem Grundton besteht. Reine Sinustöne kommen in der Natur alleine praktisch nicht vor, jedoch sind die meisten natürlichen Klänge aus Sinustönen zusammengesetzt. Praktisch kommt der Klang einer Stimmgabel einem Sinus recht nahe. Da ein reiner Sinus keine Obertöne enthält, kann durch lineares Filtern das Klangbild nicht verändert werden (Hörbeispiel hier).
Die AI (Advanced Integrated) und AI Square Synthese von Korg, beispielsweise des Korg X5, ist im Prinzip eine Subtraktive Synthese, bei der anstelle solchen Rohmaterials richtige Klänge (Wellenformen, Waveform) sind, welche in einem Sample ROM liegen [1].
Das vom Oszillator erzeugte Frequenzspektrum kann durch weitere Parameter beeinflusst werden. Verbreitet sind hierbei die Pulsweitenmodulation von Rechteckwellenformen, die Ringmodulation mehrerer Oszillatoren, die Frequenzmodulation zweier Oszillatoren und die Synchronisation zweier Oszillatoren, meistens kurz mit Sync bezeichnet.
Man kann auch die Symmetrie einer Welle im Tonverlauf verändern und so zum Beispiel eine schrille, asymmetrische Sägezahnschwingung kontinuierlich in eine sanfte, symmetrische Dreieckschwingung übergehen lassen und dadurch einen sehr dynamischen Klangfarbenverlauf erzeugen (Synthesizer Workstation Pro).
Filter
Beim Filter kommt als vielseitigst verwendbare Variante dem Tiefpassfilter (Hörbeispiel hier) eine besondere Bedeutung zu. Viele Synthesizer besitzen ausschließlich einen Tiefpassfilter. Weitere Formen sind Hochpassfilter (Hörbeispiel hier), Bandpassfilter (eine Kombination aus Hochpass und Tiefpass, Hörbeispiel hier), Kerbfilter (Hörbeispiel hier) und Kammfilter.
Der wichtigste Filterparameter ist die Eckfrequenz (engl. Cutoff). Dieses ist die Frequenz, ab der der Filter die Obertöne filtert. Dabei werden die Frequenzen ab der Eckfrequenz nicht sofort abgeschnitten, sondern die Amplituden benachbarter Frequenzen immer weiter abgesenkt, bis mit zunehmendem Abstand von der Eckfrequenz die Obertöne immer leiser werden und schließlich nicht mehr hörbar sind. Wie schnell die Obertöne leiser werden, hängt von der sog. Flankensteilheit des Filters ab, die in Dezibel pro Oktave (dB/Oktave) angegeben wird. Eine hohe Flankensteilheit führt zu brachialeren Klangverläufen, eine geringe zu weicheren Klangverläufen. Die meisten Synthesizer besitzen Tiefpassfilter mit einer Flankensteilheit zwischen 12 und 24 dB/Oktave.
Die Eckfrequenz des Filters und damit die Klangformung lässt sich bei den meisten Synthesizern sowohl manuell über Bedienelemente als auch automatisiert über Modulatoren wie Filterhüllkurven oder LFOs steuern. Filter verfügen zudem meistens über eine sogenannte Resonanz (engl. Emphasis oder Contour), die ebenfalls manuell oder automatisiert regelbar ist. Die Resonanz hebt Amplituden der Frequenzen im Bereich der Eckfrequenz an, wodurch der Klang dünner und näselnder wird (Hörbeispiel hier).
Am besten hörbar wird die subtraktive Klangformung bei flächigen Klängen, bei denen während gehaltener Töne die Filtereckfrequenz durch das Klangspektrum wandert (Hörbeispiel hier).
Sonstige Vorkommen
Die menschliche Stimme produziert ihre Klänge auch mittels einer Art subtraktiver Synthese. Der Kehlkopf produziert dabei einen obertonreichen Klang, der dann über den Mund gefiltert wird. Eine niedrigere Eckfrequenz hat man beim "U". Hier werden fast alle Obertöne abgeschnitten, so dass fast nur noch der reine Sinus-Grundton übrigbleibt. Ein obertonreicher Klang, der nur gering gefiltert ist, ist das "A".
Siehe auch
- Additive Synthese | FM-Synthese | Granularsynthese | Wavetable-Synthese | Sampling-Synthese
- Sampling | Physical Modelling
Literatur
- E. Gehrer: Synthesizer Workstation Pro. Franzis, München 2010, ISBN 978-3-645-70094-8.
Einzelnachweise
- ↑ http://www.musiktempel.de/t2646f48-Synthesizer-synthese-formen.html (Link nicht mehr abrufbar) hier Abs.2.12 und 2.13 beachten
Weblinks
Commons: Subtraktive Synthese – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wikimedia Foundation.
