Subtractive Synthesis

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정의

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Harmonics (배음)가 풍부한 복합적인 원본 파형(Source)에서

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Filter를 사용해 원하지 않는

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Frequency - Hz (주파수) 대역을 깎아내어(Subtractive) 원하는 음색을 조각하는 아날로그 및 디지털 사운드 합성 방식이다.

설명

Subtractive Synthesis는 조각가가 커다란 대리석 덩어리에서 불필요한 부분을 쳐내어 하나의 작품을 완성하는 과정과 정확히 일치한다. 초기 아날로그

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Synthesizer의 가장 핵심적이고 보편적인 소리 생성 원리다.

Oscillator가

Square Wave (사각파)처럼 고조파 에너지가 꽉 찬 두꺼운 기초 파형을 발생시키면, 이 거친 원석 같은 소리를 전압 제어 필터(VCF)로 통과시킨다. 필터의

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Cutoff Frequency와

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Resonance (공진)을 조절하여 특정 대역의 에너지를 억제하거나 강조함으로써 완전히 새로운 질감과 음색을 창조해낸다.

배음을 더해가는

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Additive Synthesis에 비해 직관적이고 물리적인 제어가 쉬워 전자 음악과 사운드 디자인의 표준으로 자리 잡았다.

원리

배음의 포화 (Harmonic Richness)

깎아낼 재료가 충분해야 하므로,

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Sine Wave (정현파)가 아닌 톱니파, 사각파,

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White Noise (백색 잡음) 등 배음이 극도로 풍부한 파형을 초기 소스로 사용한다.

대역의 절삭 (Frequency Filtering)

Band-pass Filter 등의 필터를 적용해 기준점(Cutoff)을 넘어가는 주파수 성분의 에너지를 물리적으로 감쇠시킨다.

공진 (Resonance / Q-Factor)

필터의 차단 주파수 부근 대역을 뾰족하게 증폭시켜 소리에 날카로운 질감이나 스스로 발진하는(Self-oscillation) 특유의 아날로그적 색채를 부여한다.

시간에 따른 변화 (Time-Variant Modulation)

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Envelope - ENV나

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Low Frequency Oscillator - LFO를 필터의 컷오프에 연결하여, 소리가 시작되고 소멸하는 시간의 흐름에 따라 깎여나가는 주파수의 양을 동적으로 변화시킨다.

구조

예시

음향 및 사운드 디자인

백색 잡음(White Noise) 생성기에서 출력된 모든 주파수가 섞인 치찰음 덩어리에 Low-Pass 필터를 걸고 컷오프를 서서히 낮추면, 매섭게 몰아치는 거친 비바람 소리가 깎여나가며 깊고 아득하게 깔리는 평화로운 숲의 ASMR 환경음으로 변모한다.

악기 모방 (Instrument Emulation)

배음이 꽉 찬 톱니파를 발생시킨 뒤, 건반을 누를 때마다 필터가 열렸다가 서서히 닫히도록 엔벨로프(EG)를 설정하면, 현악기(String)의 활이 줄을 긁으며 마찰하는 순간의 날카로움과 이후의 부드러운 잔향을 사실적으로 구현할 수 있다.

음성 합성 (Vocal Synthesis)

인간의 성대에서 발생하는 배음이 풍부한 펄스 형태의 원초적인 소스(Source)를, 성도(Vocal Tract)와 구강 구조가 물리적인 필터(Filter) 역할을 하여 특정

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Formant를 강조하고 나머지를 깎아냄으로써 모음(a, e, i, o, u)을 발음하는 것과 동일한 음향학적 원리를 따른다.

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