减法合成（Subtractive synthesis）是声音合成领域的超级巨星。当人们想到合成器时，脑海中浮现的大概就是那些定义了 20 世纪 70 和 80 年代流行音乐电子声效的标志性减法合成器。如今，各种其他合成方式——例如 FM 与波表（wavetable）——已经成熟且唾手可得。但减法合成仍然是众多音乐制作人的首选。
它成功的秘诀是什么？无论你使用的是硬件还是软件，又该如何充分发挥减法合成器的威力？在本文中，我们将深入探索减法合成的内部机理。我们将解答：减法合成到底是什么？我们将拆解你常用的合成器中的各项参数，并展示如何创造性地运用它们。此外，我们还将分享利用减法合成打造出彩的 bass、lead 和 pad 音色的一些灵感与技巧。
你可以跟随本教程，使用来自 Native Instruments 的减法合成器 MONARK 同步进行实操。
什么是减法合成？
减法合成是一种音乐合成形式，它先由振荡器产生泛音丰富的波形，然后通过滤波器和包络等组件对其进行塑造。
三角波、锯齿波、方波和脉冲波等波形具有丰富的泛音，且通过电子元件相对容易生成。然而，这些声音单独听起来并没有那么有趣。通过滤波器、包络发生器、LFO 等组件随时间推移来塑造它们的频率和振幅（音量），这些基础波形就能转化为充满个性的声音。
这就是减法合成。它就像用一块大理石雕刻出精美的艺术品一样，是一门去除我们不需要的部分的艺术。
经典减法合成器声音的一个绝佳范例，当属 Michael Jackson 的 “Billie Jean”。歌曲在开始几个小节后切入的极具辨识度的合成器和弦，正是使用 Yamaha CS-80 制作的。
加法合成 vs. 减法合成
通过将其与相反的形式——加法合成（additive synthesis）进行对比，我们可以更好地理解减法合成。
复杂的声音可以分解为一系列不同纯正弦波或泛音（谐波）的叠加。这些正弦波精确的频率和振幅赋予了声音独特的个性或音色。按照常理，如果我们想通过电子手段创造一种声音，就应该从零开始，一次添加一个谐波逐步构建。这正是加法合成的做法：它将许多正弦波叠加在一起来构建复杂的波形。
这种合成模式的问题在于它非常消耗资源。要实现出色的加法合成，需要数十甚至数百个振荡器——目标声音中的每一个谐波都需要对应一个振荡器。正因如此，加法合成直到 20 世纪 80 年代数字技术问世后才真正大放异彩。
早在 20 世纪中叶合成器诞生的初期，硬件电路根本无法胜任如此繁重的工作。于是研究人员采取了相反的思路：利用相对简单的电子元件，他们能够生成一系列泛音丰富的波形，例如三角波、方波和锯齿波。在此基础上，再使用滤波器、包络发生器和 LFO 等其他组件将这些波形塑造为有趣的声音。
减法合成是针对当时技术限制的一个优雅解决方案。它还拥有独特而令人愉悦的“温暖”声音，在模拟领域尤为如此。减法合成在整个 70 和 80 年代一直占据着合成技术的主导地位。即便到了今天，各种其他合成方式层出不穷，它依然是电子音乐制作的中流砥柱。
减法合成器是如何工作的？
减法合成器的工作原理是先产生音频信号，然后以多种方式对其进行塑造。理解减法合成的关键，就在于搞懂这种声音塑造是如何运作的。
为此，我们需要熟悉减法合成器中的各个组件：从产生波形的振荡器，到滤波器、包络发生器以及 LFO。
声音通常按固定顺序流经这些组件（除非是模块化合成器，其信号流可以随意重构）。下面我们按顺序逐一了解。
振荡器（Oscillator）
振荡器是减法合成器中最根本的声音源头，它为你合成的声音奠定了基石。
许多减法合成器配备了多个振荡器，其信号可以混合在一起。通过组合具有不同波形和音高的振荡器，就可以创造出复杂的声音。
波形（Waveforms）
波形是声音合成的基础构件。减法合成器通常配备一组标准波形，在雕琢声音时为我们提供丰富的泛音选择。
其中最为柔和的是三角波（triangle wave）。这是许多减法合成器中最接近“纯正”正弦波的波形，也是你制作温和、平滑声音的最佳选择。
相比之下，锯齿波（sawtooth wave）具有明锐且充满蜂鸣感的轮廓，更适合表现力强烈的声音。
方波（square wave）同样明亮，但音色特质截然不同。试着将方波与锯齿波结合，可以打造出浑厚而富有层次感的声音。
部分减法合成器还提供方波的一种变体，称为脉冲波（pulse wave）。其中一些还支持调节脉冲宽度（Pulse Width），从而开启一系列全新的音色可能。
最后，许多减法合成器还配备了白噪声或粉红噪声发生器。在此模式下，振荡器会随机波动，产生类似电视或收音机静电杂音的声音。将噪声与更有规律的三角波、锯齿波和方波进行叠置，是在突出 lead 音色或为 pad 增添空气感时的实用工具。
音高（Pitch）
Pitch（音高）控制着振荡器的频率，使其偏离键盘或钢琴卷帘上演奏的音符。例如，如果你弹奏一个 440 Hz 的 A 音，你可以微调 Pitch 控制，使振荡器实际输出 443 Hz 或 437 Hz 的信号。
这种“失谐（detuned）”的声音能为合成器音色增添独特的个性。为了获得最佳效果，可以尝试将多个具有微小音差的振荡器叠置在一起。
在此示例中，你首先会听到三个调到相同音高的振荡器。随后，其中两个进行了轻微的失谐微调。最后，它们进行了大幅度失谐，营造出不和谐的混沌效果。
八度（Octave）
Pitch 与 Octave（八度）控制堪称黄金搭档。两者都能让你通过叠置不同特性的振荡器来加厚声音。
Pitch 允许你将振荡器从给定音符偏移几 Hz，而 Octave 则将音高按八度向上或向下切换。换言之，振荡器产生的频率是你键盘所演奏频率的一半（降低一个八度）或两倍（升高一个八度）。
试着将相差两个或三个八度的振荡器叠置在一起，打造格外厚实的声音。
在此示例中，你将听到单个锯齿波振荡器的声音，随后是三个各相差一个八度的锯齿波振荡器叠置的声音。
滤波器（Filter）
现在声音已经由振荡器产生，接下来就该开始塑造它了。这正是“减法”发挥作用的地方。
滤波器是将原始信号塑造成兼具音乐感和表现力声音的最关键组件。
大多数减法合成器都配有低通滤波器（即 LPF）。它会衰减特定截止频率点以上的高频（仅允许较低频率通过）。这在控制锯齿波和方波等波形中明亮刺耳的高频时非常实用，能创造出契合混音的悦耳声音。
滤波器滚降不需要频率的“陡度（steepness）”会有所不同，这取决于滤波器的设计。许多减法合成器提供多种斜率选择。例如，Native Instruments 的 MONARK 提供了三种低通滤波器，斜率涵盖从陡峭的 24 dB/octave（每八度 24 dB）到平缓的 6 dB/octave。
在此示例中，带有 12 dB/octave 斜率的滤波器截止频率被缓缓下调。
有些减法合成器还提供其他滤波器模式。例如，高通滤波器（HPF）与 LPF 正好相反，它会衰减较低的频率。
MONARK 还包含一个带通滤波器（BPF），它只允许窄频带的频率通过，同时滚降该频段下方和上方的频率。可以用它来制作极具戏剧感的扫频效果，如下所示。
最后一个需要了解的滤波器参数是谐振（resonance），也称为 Q 值。提升谐振会在截止频率点周围形成一个峰值凸起，从而强化滤波器的特性。极端的谐振设置会在声音中产生狂野的尖峰——想想 Roland TB-303 那种尖叫般的声效。
这里再次使用我们的低通滤波器，这次设置了极高的 Resonance（谐振）数值。
放大器（Amplifier）
在模拟减法合成器中，放大器会提升（或放大）来自振荡器的电信号电平，使其音量足够大，以满足演奏和录音的需求。
在数字合成器中，这种电平提升虽然不再是必需的，但放大器依然至关重要。这是因为我们可以通过其他组件来控制或调制放大器，从而让合成器声音的音量随时间产生富有表现力的动态变化。
调制放大器最常见的方式是使用包络发生器。让我们来看看它是如何工作的。
包络（Envelopes）
包络控制着声音随时间推移的表现。它们通过调制合成器中的其他组件来实现这一点，使演奏音符的起始、中间和结束阶段呈现出不同的参数变化。
大多数减法合成器都配备了用于控制振幅（通过调制放大器）和滤波器截止频率的包络。下面我们将重点介绍振幅包络，但同样的原理也适用于滤波器包络。（在接下来的示例中，振幅包络和滤波器包络都会被调整，以便清晰展现包络的效果。）
包络通常分为四个阶段。它们分别对应所演奏音符的起始（起音/Attack 和衰减/Decay）、中间（保持/Sustain）以及结束（释音/Release）。通过调整这些参数，你可以控制合成器声音是以短促有力的方式起头，还是以缓慢柔和的姿态出现；以及在音符结束时，声音是迅速消失，还是持续回荡。
起音（Attack）
Attack 设置控制音符从静音过渡到初始峰值所需的时间。短 Attack 会产生突出的冲击感，而长 Attack 则呈现缓慢的淡入效果。在接下来的示例中，你首先会听到短 Attack 的声音。
衰减（Decay）
Decay 决定了在 Attack 达到初始峰值后，声音衰减的速度有多快。短 Decay 会在 Attack 之后形成急剧下降，营造出类似“拨弦”的效果；而较长的 Decay 则带来更平滑的过渡感。
保持（Sustain）
Sustain 控制音符在持续发声时的表现。与 ADSR 包络中的其他参数不同，它不是用时间来衡量的，而是以音量（dB）为单位。当 Sustain 电平较高时，音符在初始起音后仍能保持强劲力度，类似管风琴的长音效果；较低的 Sustain 电平则会在起音与音符主体（相对较弱）之间形成对比；而当 Sustain 归零时，衰减时间一过，声音就会完全消失。
释音（Release）
Release 控制松开琴键后音符持续停留的时间。较短的 Release 时间意味着音符会迅速淡出至静音；而较长的 Release 时间则会让你的音色具有空灵悠长的飘逸感。
LFO
LFO 是低频振荡器（low frequency oscillator）的缩写。与我们之前讨论的振荡器不同，LFO 的振荡频率极低，低到人耳无法将其感知为具体的声音。相反，这种起伏波动的信号可以用来调制减法合成器中的其他组件——就像包络发生器能够让振幅或滤波器截止频率随时间变化一样。
大多数减法合成器都允许将 LFO 分配给各种组件进行调制，不同的路由分配会产生不同的效果。例如，将 LFO 连接到振荡器音高会产生颤音（vibrato）效果；将其连接到振幅会产生震音（tremolo，即信号音量上下波动）；将 LFO 连接到滤波器截止频率则会产生经典的滤波器扫频效果。
以下是颤音示例（由 LFO 调制振荡器音高），接着是滤波器扫频示例（由 LFO 调制滤波器截止频率）。
如何使用减法合成
现在你已经了解了减法合成的原理，是时候开始亲手制作声音了。遵循上面介绍的各个步骤——从振荡器设置开始，然后调节滤波器、包络和 LFO——你很快就能调制出强劲的减法合成音色。以下是几个助你入门的示例。
在这些示例中，我们将使用 Native Instruments 旗下的出色减法合成器 MONARK。MONARK 以标志性的模拟单音合成器为原型，以紧凑的软件形态完美呈现了经典的模拟减法信号流架构。
浑厚的低音
减法合成圆润饱满的特质让它非常适合制作低音（Bass）。让我们制作一个浑厚且带有失谐（detuned）效果的 Bass 音色，用来充实音轨的低频下潜。
要打造浑厚的声音，我们需要两个振荡器。请确保 Mixer 区域中的 Oscillator 1 和 2 均已开启，并在两者中分别选择不同的波形。比如将 Oscillator 1 设为方波，Oscillator 2 设为锯齿波。
将它们设置在不同的八度音程上，以获得更加有力的效果：Oscillator 1 设为 ‘32，Oscillator 2 设为 ‘16。
对其中一个振荡器进行微调失谐（Detune），以获得更饱满丰厚的质感。将 Oscillator 2 上的 Pitch 旋钮往中心点左侧微调一点点。
接下来调节滤波器。选用 LP2 低通滤波器，将共振调至约 9 点钟方向。然后将截止频率旋钮拉低至 12 点钟偏上的位置，以平滑削弱部分高频。
大功告成。以下是试听效果。
强劲有力的 Lead
这一次，我们将使用包络发生器与些许噪声，调制出一个具有冲击力的 Lead 音色。
同样使用 Oscillator 1 和 2，分别设置不同的波形，相差一个八度，并将其中一个轻微失谐。
这个 Lead 音色需要紧凑清晰的轮廓，因此我们将使用包络发生器来塑造声音随时间的变化形态。
首先设置振幅包络。为了获得紧实、富有冲击力的声音，将 Attack 一直拧到最左侧。将 Sustain 从最大值稍微向下调低一点，使 Attack 的瞬态更加突出。
现在来设置滤波器。使用陡峭的 MM 低通滤波器，将共振调至约 10 点钟方向，然后把截止频率大幅拉低，几乎听不到信号声音。
接着调大 Contour 控制旋钮，让滤波器包络介入作用。
接下来调整滤波器包络。与振幅包络一样，将 Attack 保持在最短，Decay 设在中间位置以获得有力的起拍感；但这次要将 Sustain 大幅调低，这样在按住琴键时，滤波器截止频率就会停留在较低的位置。
现在开启噪声。按下噪声发生器旁边的开关，稍微调大一点音量，为声音增添更多质感与咬字感。
完成了！一个强劲有力、模拟味十足的 Lead 音色就此诞生。
Lo-fi pad
与许多经典的模拟减法合成器一样，Monark 也是单音（monophonic）合成器。这意味着它一次只能发一个音（不同于“复音”合成器，在复音合成器上你可以同时按下五个键并同时听到五个不同的音符）。
这种特性非常适合演奏单音线条的声部，例如 Bass 音轨和 Lead。但我们也可以利用 MONARK 的多个振荡器制作出不同寻常的和弦般效果。让我们运用这一技巧来制作一个 Lo-fi pad 音色。
开启全部三个振荡器，并为每个振荡器选择不同的波形。将它们都设置在相同的八度上：比如 16'。
注意：请确保 Oscillator 3 上方的 K.T.（键盘跟踪）开关处于开启状态（黄色），这样它才会作为正常的音频振荡器工作，而非调制信号。
对其中两个振荡器进行音高微调以打造和弦效果。将 Oscillator 2 的调音旋钮大幅下调至 -7，并将 Oscillator 3 上调至 5 左右。
利用振幅包络赋予声音平滑柔和的 Pad 轮廓。将 Attack 和 Decay 设为中长——比如 1 秒左右——并将 Sustain 归零。
现在转向滤波器。带通滤波器会让声音呈现出轻薄、空灵的漂浮感。选择“BP”并将截止频率调至约 10 点钟方向。
滤波器需要一些动态。调大 Contour 旋钮，并为滤波器包络设置与振幅包络相同的参数：中长的 Attack 和 Decay，并将 Sustain 设为零。
最后把 Glide（滑音）旋钮调高，在音符之间营造出流畅顺滑的滑音过渡。
以下是试听效果。
开始运用减法合成
在本文中，我们深入探讨了减法合成的精髓：它是什么、如何工作，以及它所带来的丰富声音塑造可能。现在你已经对减法合成有了全面深入的了解，是时候将其应用到你自己的音乐制作中了。
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