Subtraktive Synthese ist der Superstar der Klangsynthese. Wenn Leute auf der Straße an einen Synthesizer denken, meinen sie meist die legendären subtraktiven Synths, die den elektronischen Sound der Popmusik in den 1970er- und 1980er-Jahren geprägt haben. Heutzutage sind auch viele andere Synthesemethoden – wie FM und Wavetable – fest etabliert und überall verfügbar. Dennoch bleibt die subtraktive Synthese für viele Musikschaffende die erste Wahl.
Was ist das Geheimnis ihres Erfolgs? Und wie holst du das Beste aus deinem subtraktiven Synth heraus – egal ob Hardware oder Software? In diesem Artikel blicken wir hinter die Kulissen der subtraktiven Synthese. Wir klären die Frage: Was genau ist subtraktive Synthese eigentlich? Wir schlüsseln die wichtigsten Parameter deines Synths auf und zeigen dir, wie du sie kreativ einsetzt. Außerdem liefern wir dir konkrete Ideen für druckvolle Bässe, Leads und Pads mit subtraktiver Synthese.
- Was ist subtraktive Synthese?
- Additive vs. subtraktive Synthese
- Wie funktioniert ein subtraktiver Synthesizer?
- So nutzt du subtraktive Synthese
Mach direkt mit: In diesem Tutorial nutzen wir MONARK, einen subtraktiven Synthesizer von Native Instruments.
Was ist subtraktive Synthese?
Die subtraktive Synthese ist eine Form der Klangsynthese, bei der obertonreiche Wellenformen durch Oszillatoren erzeugt und anschließend über Komponenten wie Filter und Hüllkurven geformt werden.
Wellenformen wie Dreieck-, Sägezahn-, Rechteck- und Pulswellen sind reich an Obertönen und lassen sich mit elektronischen Bauteilen verhältnismäßig leicht erzeugen. Für sich allein klingen sie allerdings selten spannend. Erst indem Frequenz und Amplitude (Lautstärke) im Zeitverlauf über Filter, Hüllkurvengeneratoren, LFOs und weitere Module geformt werden, entstehen aus den simplen Wellenformen facettenreiche Sounds mit Charakter.
Genau das ist subtraktive Synthese: die Kunst, unerwünschte Anteile wegzunehmen – ganz ähnlich wie bei einer filigranen Skulptur, die aus einem Marmorblock gemeißelt wird.
Ein fantastisches Beispiel für den klassischen subtraktiven Synth-Sound ist „Billie Jean“ von Michael Jackson: Die markanten Synth-Akkorde, die nach wenigen Takten einsetzen, wurden mit einem Yamaha CS-80 eingespielt.
Additive vs. subtraktive Synthese
Noch besser verstehen lässt sich die subtraktive Synthese im Vergleich zu ihrem Gegenstück: der additiven Synthese.
Jeder komplexe Klang lässt sich in eine Reihe reiner Sinuswellen bzw. Obertöne zerlegen. Die exakten Frequenzen und Amplituden dieser Sinuswellen bestimmen den Charakter und die Klangfarbe eines Sounds. Es liegt also nahe anzunehmen, dass man einen Sound elektronisch am besten von Grund auf neu zusammensetzt – Oberton für Oberton. Genau so funktioniert additive Synthese: Sie schichtet zahlreiche Sinusschwingungen übereinander, um eine komplexe Wellenform zu erzeugen.
Das Problem an diesem Syntheseansatz: Er ist extrem ressourcenhungrig. Für eine überzeugende additive Synthese braucht man Dutzende oder gar Hunderte Oszillatoren – einen für jeden Oberton des gewünschten Klangs. Aus diesem Grund konnte sich die additive Synthese erst mit dem Einzug der Digitaltechnik in den 1980er-Jahren richtig durchsetzen.
In den Anfangstagen der Synthese Mitte des 20. Jahrhunderts waren die damaligen Schaltungen dafür schlicht nicht leistungsfähig genug. Also wählten die Entwickler*innen den umgekehrten Weg: Mit verhältnismäßig einfachen elektronischen Bauteilen erzeugten sie ein Repertoire obertonreicher Wellenformen wie Dreieck-, Rechteck- und Sägezahnschwingungen. Anschließend formten sie diese Wellenformen mit Filtern, Hüllkurvengeneratoren und LFOs zu musikalisch interessanten Sounds.
Die subtraktive Synthese war eine elegante Antwort auf die damaligen technischen Limitierungen. Zudem zeichnet sie sich durch einen unverwechselbaren, angenehm „warmen“ Klang aus – vor allem in der analogen Schaltungswelt. So entwickelte sich die subtraktive Synthese zur dominierenden Syntheseform der 70er- und 80er-Jahre. Und selbst heute, wo unzählige andere Synthesearten zur Verfügung stehen, ist sie aus der elektronischen Musikproduktion nicht wegzudenken.
Wie funktioniert ein subtraktiver Synthesizer?
Ein subtraktiver Synthesizer erzeugt zunächst ein Audiosignal und formt es anschließend auf vielfältige Weise. Wer subtraktive Synthese verstehen will, muss also verstehen, wie diese Klangformung im Detail abläuft.
Dazu schauen wir uns die einzelnen Komponenten eines subtraktiven Synths genauer an: von den Oszillatoren, die die Wellenform generieren, bis hin zu Filtern, Hüllkurvengeneratoren und LFOs.
Typischerweise durchläuft der Sound diese Module in einer festen Reihenfolge (es sei denn, der Synth ist modular aufgebaut und lässt sich frei rekonfigurieren). Gehen wir sie der Reihe nach durch.
Oszillator
Der Oszillator ist die eigentliche Klangquelle eines subtraktiven Synths. Hier entsteht das Fundament für deinen Sound.
Viele subtraktive Synthesizer besitzen mehrere Oszillatoren, deren Signale sich zusammenmischen lassen. Wenn du Oszillatoren mit unterschiedlichen Wellenformen und Tonhöhen kombinierst, kannst du vielschichtige, komplexe Sounds erzeugen.
Wellenformen
Wellenformen sind die Grundbausteine der Synthese. Subtraktive Synths bieten meist eine Standardauswahl an Wellenformen, die reichlich Obertöne mitbringen – das perfekte Ausgangsmaterial zum Formen deines Sounds.
Die sanfteste davon ist die Dreieckwelle. Sie kommt bei vielen subtraktiven Synths einer „reinen“ Sinuswelle am nächsten und eignet sich ideal für weiche, unaufdringliche Klänge.
Im Gegensatz dazu hat die Sägezahnwelle ein scharfes, schneidendes Profil – perfekt für durchsetzungsfähige Sounds.
Die Rechteckwelle klingt ähnlich obertonreich, besitzt aber einen ganz eigenen Charakter. Kombiniere Rechteck- und Sägezahnwellen, um druckvolle, gelayerte Sounds zu bauen.
Einige subtraktive Synths bieten eine Variante der Rechteckwelle: die Pulswelle. Bei vielen lässt sich die Pulsbreite variieren, was dir ein breites Spektrum an neuen Klangfarben eröffnet.
Schließlich besitzen viele subtraktive Synthesizer einen Rauschgenerator für weißes oder rosa Rauschen. Dabei schwankt das Signal völlig zufällig und klingt wie das Rauschen eines alten Fernsehers oder Radios. In Kombination mit geordneteren Dreieck-, Sägezahn- oder Rechteckwellen eignet sich Rauschen hervorragend, um Leads mehr Biss oder Pads mehr Luftigkeit zu verleihen.
Pitch
Mit Pitch steuerst du die Frequenz eines Oszillators unabhängig von der auf der Klaviatur oder in der Piano-Roll gespielten Note. Wenn du zum Beispiel ein A mit 440 Hz spielst, kannst du den Pitch-Regler so verändern, dass der Oszillator stattdessen 443 Hz oder 437 Hz ausgibt.
Dieser leicht verstimmte („detunte“) Klang verleiht einem Synth-Patch spürbar mehr Charakter. Für den besten Effekt layerst du mehrere Oszillatoren mit minimal unterschiedlicher Stimmung.
In diesem Beispiel hörst du zunächst drei Oszillatoren auf exakt derselben Tonhöhe. Anschließend werden zwei davon leicht verstimmt. Am Ende sind sie extrem gegeneinander verstimmt, was zu einem dissonanten Klangchaos führt.
Oktave
Die Regler für Pitch und Oktave sind ein echtes Dreamteam: Beide helfen dir dabei, Sounds anzudicken, indem du Oszillatoren mit unterschiedlichem Charakter kombinierst.
Während du mit Pitch den Oszillator um wenige Hertz gegenüber der gespielten Note verschiebst, versetzt der Oktav-Regler den Ton um ganze Oktaven nach oben oder unten. Das bedeutet: Der Oszillator erzeugt die halbe (eine Oktave tiefer) oder doppelte (eine Oktave höher) Frequenz der gespielten Note auf deiner Klaviatur.
Layer doch mal Oszillatoren im Abstand von zwei oder drei Oktaven, um besonders fette Sounds zu schrauben.
In diesem Beispiel hörst du zuerst einen einzelnen Sägezahn-Oszillator, gefolgt von drei Sägezahn-Oszillatoren im Abstand von jeweils einer Oktave.
Filter
Sobald der Sound von den Oszillatoren erzeugt wurde, geht es an die Klangformung. Hier kommt der „subtraktive“ Teil ins Spiel.
Das Filter ist die wichtigste Komponente, um aus dem rohen Signal etwas Musikalisches und Ausdrucksstarkes zu formen.
Die meisten subtraktiven Synths besitzen ein Tiefpassfilter (Low-Pass Filter bzw. LPF). Es senkt Frequenzen oberhalb einer festgelegten Grenzfrequenz (Cutoff) ab und lässt nur tiefere Frequenzen passieren. Das ist besonders praktisch, um die spitzen, scharfen Höhen von Sägezahn- oder Rechteckwellen zu bändigen und angenehme Sounds zu formen, die sich harmonisch in den Mix einfügen.
Wie steil unerwünschte Frequenzen abgesenkt werden, hängt von der Bauweise des Filters ab. Viele subtraktive Synthesizer bieten verschiedene Flankensteilheiten. MONARK von Native Instruments verfügt beispielsweise über drei Tiefpassfilter – von einer steilen Flanke mit 24 dB pro Oktave bis hin zu sanften 6 dB pro Oktave.
In diesem Beispiel wird der Cutoff eines Filters mit einer Flankensteilheit von 12 dB pro Oktave langsam nach unten geregelt.
Manche subtraktiven Synthesizer bieten noch weitere Filtermodi. Ein Hochpassfilter (High-Pass Filter bzw. HPF) ist das genaue Gegenteil eines LPF: Es schneidet tiefe Frequenzen ab.
MONARK bietet zudem ein Bandpassfilter (Band-Pass Filter bzw. BPF). Es lässt nur ein schmales Frequenzband passieren und dämpft alle Frequenzen darunter und darüber ab. Damit lassen sich dramatische Sweep-Effekte erzeugen – wie hier im Beispiel.
Ein weiterer wichtiger Filterparameter ist die Resonanz (oft auch als Q bezeichnet). Wird die Resonanz angehoben, entsteht eine Frequenzüberhöhung direkt am Cutoff-Punkt, was die Wirkung des Filters deutlich betont. Extreme Resonanzeinstellungen führen zu schrillen Spitzen im Klang – denk etwa an den kreischenden Sound der Roland TB-303.
Hier hörst du noch einmal unser Tiefpassfilter – diesmal mit sehr hoher Resonanzeinstellung.
Verstärker (Amplifier)
In einem analogen subtraktiven Synthesizer verstärkt der Verstärker (Amplifier) den Pegel des elektrischen Signals aus dem Oszillator, damit er für Performance und Recording laut genug ist.
Bei einem digitalen Synthesizer ist dieser Pegelschub zwar nicht nötig, der Verstärker spielt aber trotzdem eine wichtige Rolle. Denn wir können ihn über andere Komponenten steuern oder modulieren, um ausdrucksstarke Lautstärkeverläufe über die Zeit zu formen.
Am häufigsten wird ein Verstärker über einen Hüllkurvengenerator moduliert. Schauen wir uns an, wie das funktioniert.
Hüllkurven
Hüllkurven steuern, wie sich ein Sound über die Zeit verhält. Dazu modulieren sie andere Komponenten im Synthesizer, sodass sich deren Parameter am Anfang, in der Mitte und am Ende einer gespielten Note unterscheiden.
Die meisten subtraktiven Synthesizer besitzen Hüllkurven zur Steuerung von Amplitude (durch Modulation des Verstärkers) und Filter-Cutoff. Weiter unten konzentrieren wir uns auf die Amplituden-Hüllkurve, die gleichen Prinzipien gelten aber auch für Filter-Hüllkurven. (In den folgenden Beispielen werden sowohl Amplituden- als auch Filter-Hüllkurven verändert, um die Wirkung besonders deutlich zu machen.)
Hüllkurven sind typischerweise in vier Phasen unterteilt. Sie entsprechen dem Anfang (Attack und Decay), dem Mittelteil (Sustain) und dem Ende (Release) einer gespielten Note. Indem du diese Parameter anpasst, bestimmst du, ob ein Synth-Sound kurz und knackig startet oder sich langsam aufbaut – und ob er nach dem Loslassen einer Taste sofort verstummt oder sanft ausklingt.
Attack
Der Attack-Wert bestimmt, wie lange eine Note braucht, um von der Stille bis zum ersten Pegelspitzenwert anzuschwellen. Eine kurze Attack-Zeit sorgt für einen perkussiven Einschlag, während eine lange Attack-Zeit den Sound langsam einfadet. In diesem Beispiel hörst du zuerst eine kurze Attack.
Decay
Decay bestimmt, wie schnell der Sound nach dem ersten Attack-Peak abfällt. Eine kurze Decay-Zeit sorgt für einen drastischen Pegelabfall direkt nach dem Anschlag – ideal für gezupfte Sounds („Plucks“). Längere Decay-Zeiten klingen weicher und fließender.
Sustain
Sustain regelt, was im Mittelteil einer Note passiert. Anders als die übrigen Parameter einer ADSR-Hüllkurve wird Sustain nicht als Zeit gemessen, sondern als Lautstärkepegel (dB). Bei höheren Sustain-Werten behält eine Note nach dem ersten Attack ihre volle Lautstärke bei – wie bei einer gehaltenen Orgelnote. Niedrigere Sustain-Werte schaffen einen Kontrast zwischen dem Attack und einem leiseren Grundklang. Steht Sustain auf Null, verstummt der Sound komplett, sobald die Decay-Phase abgelaufen ist.
Release
Release bestimmt, wie lange eine Note ausklingt, sobald du die Taste loslässt. Eine kürzere Release-Zeit lässt die Note schnell verstummen. Eine längere Release-Zeit verleiht deinem Patch einen schwebenden, weiten Charakter.
LFOs
LFO steht für Low Frequency Oscillator (Niederfrequenzoszillator). Anders als die anderen Oszillatoren, die wir uns angesehen haben, schwingt ein LFO so langsam, dass wir ihn nicht als hörbaren Ton wahrnehmen. Stattdessen lässt sich dieses wellenförmige Signal nutzen, um andere Komponenten eines subtraktiven Synthesizers zu modulieren – ähnlich wie Hüllkurvengeneratoren Amplitude oder Filter-Cutoff über die Zeit verändern.
In den meisten subtraktiven Synthesizern lassen sich LFOs verschiedenen Komponenten zur Modulation zuweisen. Je nach Ziel ergeben sich ganz unterschiedliche Effekte. Moduliert ein LFO beispielsweise die Tonhöhe des Oszillators, entsteht ein Vibrato-Effekt. Moduliert er die Amplitude, entsteht ein Tremolo (bei dem die Lautstärke rhythmisch auf- und abschwillt). Ein LFO auf dem Filter-Cutoff erzeugt den typischen Filter-Sweep.
Hier hörst du zuerst ein Vibrato (LFO moduliert die Oszillator-Tonhöhe), gefolgt von einem Filter-Sweep (LFO moduliert den Filter-Cutoff).
So setzt du subtraktive Synthese ein
Jetzt weißt du, wie subtraktive Synthese funktioniert – Zeit, eigene Sounds zu schrauben! Wenn du die oben beschriebenen Schritte befolgst (zuerst die Oszillator-Einstellungen, dann Filter, Hüllkurven und LFOs), programmierst du im Handumdrehen druckvolle subtraktive Synth-Patches. Hier sind ein paar Beispiele für den Einstieg.
In diesen Beispielen nutzen wir MONARK, den legendären subtraktiven Synthesizer von Native Instruments. MONARK ist einem ikonischen analogen Monosynth nachempfunden und liefert den klassischen analogen subtraktiven Signalfluss in einem kompakten virtuellen Plug-in.
Fetter Bass
Der runde Sound der subtraktiven Synthese ist perfekt für Bässe. Bauen wir einen satten, leicht verstimmten Bass-Sound, der dem Low-End deines Tracks ordentlich Fundament verleiht.
Für einen fetten Sound brauchen wir zwei Oszillatoren. Vergewissere dich, dass die Oszillatoren 1 und 2 im Mixer-Bereich eingeschaltet sind, und wähle für beide unterschiedliche Wellenformen – zum Beispiel Rechteck (Square) für Oszillator 1 und Sägezahn (Sawtooth) für Oszillator 2.
Stelle sie für einen kraftvollen Sound auf unterschiedliche Oktaven ein: Oszillator 1 auf 32' und Oszillator 2 auf 16'.
Verstimme einen der Oszillatoren leicht, um noch mehr Fülle zu erzeugen. Drehe den Pitch-Regler von Oszillator 2 einfach ein kleines Stück nach links.
Jetzt zum Filter: Wähle das Tiefpassfilter LP2 und drehe die Resonance auf etwa 9 Uhr. Ziehe dann den Cutoff-Regler auf knapp über 12 Uhr herunter, um die höheren Frequenzen sanft abzusenken.
Das war's schon! So klingt das Ergebnis.
Punchiger Lead
Diesmal nutzen wir die Hüllkurvengeneratoren und etwas Rauschen, um einen knackigen Lead-Sound zu bauen.
Nutze wieder die Oszillatoren 1 und 2 mit unterschiedlichen Wellenformen, um eine Oktave versetzt und mit einer leichten Verstimmung auf einem der beiden.
Dieser Lead braucht eine präzise Kontur – nutzen wir also die Hüllkurvengeneratoren, um den zeitlichen Verlauf des Sounds zu formen.
Zuerst die Amplituden-Hüllkurve: Für einen straffen, punchigen Sound drehst du Attack ganz nach links. Regel Sustain vom Maximalwert ein Stück herunter, damit der Attack-Peak deutlicher heraussticht.
Jetzt stellen wir das Filter ein: Nimm das steile MM-Tiefpassfilter mit der Resonance auf etwa 10 Uhr und drehe den Cutoff-Regler weit nach unten, sodass das Signal fast nicht mehr zu hören ist.
Drehe nun den Contour-Regler auf. Dadurch greift die Filter-Hüllkurve ein.
Passen wir die Filter-Hüllkurve an: Wie bei der Amplituden-Hüllkurve wählst du die kürzeste Attack-Zeit und stellst Decay für einen knackigen Anschlag auf die Mitte. Diesmal drehst du Sustain jedoch weit herunter, damit der Filter-Cutoff bei gehaltener Taste auf einer niedrigen Frequenz verweilt.
Schalte jetzt das Rauschen hinzu: Aktiviere den Schalter neben dem Rauschgenerator und drehe ihn für zusätzlichen Biss nur ein kleines Stück auf.
Fertig ist der durchsetzungsstarke Lead im analogen Stil.
Lo-Fi-Pad
Wie viele klassische analoge subtraktive Synths ist MONARK monophon. Das bedeutet, dass er immer nur eine Note gleichzeitig spielen kann (im Gegensatz zu einem polyphonen Synth, bei dem du fünf Tasten drücken und fünf Noten gleichzeitig hören kannst).
Das eignet sich perfekt für einstimmige Linien wie Basslines und Leads. Mit den mehreren Oszillatoren von MONARK lassen sich aber auch ungewöhnliche, akkordähnliche Effekte erzeugen. Bauen wir mit dieser Technik ein Lo-Fi-Pad.
Aktiviere alle drei Oszillatoren und weise jedem eine andere Wellenform zu. Stelle sie alle auf die gleiche Oktave ein – zum Beispiel 16'.
Hinweis: Vergewissere dich, dass der K.T.-Schalter (Keytracking) über Oszillator 3 eingeschaltet ist (gelb leuchtet), damit er sich wie ein normaler Oszillator verhält und nicht als Modulationssignal.
Verstimme zwei der Oszillatoren, um einen Akkord-Effekt zu erzielen. Drehe den Tuning-Regler an Oszillator 2 ganz nach unten auf -7 und an Oszillator 3 nach oben auf etwa 5.
Verleihe dem Sound mit der Amplituden-Hüllkurve eine weiche, pad-typische Kontur. Stelle Attack und Decay mittellang ein – etwa auf eine Sekunde – und drehe Sustain komplett herunter auf null.
Jetzt wenden wir uns dem Filter zu: Ein Bandpassfilter verleiht dem Sound einen schlanken, schwebenden Charakter. Wähle „BP“ und drehe Cutoff auf etwa 10 Uhr.
Das Filter braucht noch etwas Bewegung. Drehe den Contour-Regler auf und gib der Filter-Hüllkurve dieselben Einstellungen wie der Amplituden-Hüllkurve: mittellange Attack- und Decay-Zeiten und kein Sustain.
Drehe schließlich den Glide-Regler weit auf, um fließende Glissando-Übergänge zwischen den Noten zu erzeugen.
So klingt das Ergebnis.
Leg los mit subtraktiver Synthese
In diesem Artikel haben wir uns die subtraktive Synthese im Detail angesehen: was sie ist, wie sie funktioniert und welche Möglichkeiten sie fürs Sound-Design bietet. Jetzt kennst du die subtraktive Synthese in- und auswendig – Zeit, sie in deinen eigenen Produktionen einzusetzen.
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